سیلیکون چیست؟/ کاربرد سیلیکون

مولکول های این مواد متشکل هستند از زنجیرهای یکی در میان اکسیژن و سیلیکون. فعالیت شیمیایی کم، ضد آب و اکسایش بودن، و پایداری در دماهای بالا و پایین منجر شده که استفاده‌ی تجاری وسیعی داشته باشد، از روغن چرب کننده گرفته تا عایق سیم‌ها و ایمپلنت‌های بیوپزشکی (مانند ایمپلنت سینه).

اجزاء، ساختار و خصوصیات

تفاوت سیلیکون‌ها با تمام پلیمرهای صنعتی دیگر این است که در ذرات تشکیل دهنده‌ی زنجیر اصلی، کربن که عنصر اصلی ترکیبات آلی است، دیده نمی‌شود.

نبودن کربن سیلیکون‌ها را به پلیمرهای معدنی مبدل کرده است، با این حال در بیشتر موارد، دو گروه آلی مانند گروه وینیل، متیل یا فنیل به هر اتم سیلیکون متصل است. فرمول کلی سیلیکون‌ها (R2SiOx)، که R می‌تواند هر گروه عاملی‌ای باشد.

رایج‌ترین ترکیب سیلیکونی، پلی دی متیل سیلیکون است که خصوصیات اصلی سیلیکون‌ها را به خوبی نشان می‌دهد. ماده اولیه آن سیلیکون متالیک است که از شن سیلیکا به دست می‌آید.

سیلیکون با متیل کلرید در حضور یک کاتالیزور مسی واکنش داده می‌شود و دی متیل دی کلروسیلان تولید می‌کند. با واکنش دادن این ماده با آب، اتم‌های هیدروکسید جایگزین اتم‌های کلر می‌شوند.

ماده حاصل، سیلانول، که ناپایدار است در یک واکنش کندانساسیون پلیمریزه می‌شود، به این صورت که مولکول‌های یک واحدی به یکدیگر متصل می‌شوند و پلی دی متیل سیلیکون تشکیل می‌دهد، به همراه حذف آب. واحد تکرار شونده‌ی دی متیل سیلیکون ساختار زیر را دارد:

سیلیکون

مولکول‌های سیلیکون دور پیوند Si-O آزادانه می‌چرخند، پس حتی اگر گروه‌های وینیل، متیل، یا فنیل به اتم‌های سیلیکون متصل باشند، باز هم مولکول انعطاف‌پذیر است.

علاوه بر این پیوند Si-O به شدت در برابر حرارت مقاوم است و اکسیژن و اوزون به سادگی با آن واکنش نمی‌دهند. به همین دلیل سیلیکون‌ها بسیار با دوام‌اند و پایین‌ترین دمای انتقال شیشه‌ای (دمایی که پایین‌تر از آن مولکول‌های در یک حالت سفت و شیشه قرار می‌گیرند) و بالاترین میزان نفوذپذیری نسبت به گازها را دارند.

از طرفی، پیوند Si-O در برابر هیدرولیز شدن و واکنش با اسید و باز ها حساس است، در نتیجه پلاستیک و لاستیک‌های سیلیکونی نسبتا ضعیف‌اند و به راحتی توسط روغن‌های هیدروکربنی تخریب می‌شوند.

کاربردهای سیلیکون

پلی‌سیلوکسانس‌ها با توجه به وزن مولکولی و میزان اتصالات عرضی‌شان، به صورت سیال، رزین یا الاستومر مشاهده می‌شوند. پلی‌سیلوکسانس‌های مایع غیرولکانیزه با جرم مولکولی کم نسبت به تجزیه در برابر گرما، آب و اکسیدکننده‌ها بسیار مقاوم هستند و رساناهای الکتریکی خیلی خوبی هستند.

آن‌ها روغن و سیالات هیدرولیک خیلی خوبی هستند و همچنین امولسیون‌های بسیار خوبی برای ضدآب کردن پارچه و کاغذ و مواد دیگر تولید می‌کنند.

رزین‌های سیلیکونی در پوشش‌های محافظ و وارنیش‌های رسانا و برای laminating glass cloth استفاده می‌شوند.

لاستیک‌های سیلیکونی ولکانیزه شده به دو شکل اصلی تولید می‌شوند: (۱) به عنوان الاستومرهای ولکانیزه شده در دمای اتاق (RTV)، که مایعاتی با وزن مولکولی کم هستند، به شکل‌های موردنظر در می‌آیند و در دمای اتاق کراس لینک می‌شوند.

(۲) الاستومرهای ولکانیزه شده در دمای بالا (HTV) که چسب‌هایی با جرم مولکولی بالاتر هستند و مثل الاستومرهای دیگر میکس و آماده می‌شوند. لاستیک‌های سیلیکونی معمولا با فیلرهایی مثل سیلیکا تقویت می‌شوند.

فیلرهای دیگر برای افزایش حجم و رنگ اضافه می‌شوند. لاستیک‌های سیلیکونی که به خاطر رسانایی الکتریکی، استحکام شیمیایی و گستره‌ی دمایی زیادی که در آن مقاومت خود را حفظ می‌کنند، ارزشمند هستند، بیشتر در اورینگ‌ها، پوشش‌های عایق، واشر، درزگیر و رسانای الکتریکی، قالب‌های انعطاف پذیر و (به خاطر سکون شیمیایی‌شان) اعضای پیوندی در جراحی استفاده می‌شوند.

تاریخچه

اولین بار سیلوکسان‌ها را شیمیدانی انگلیسی، فردریک استنلی کیپینگ در سال 1927 در دسته پلیمرها قرار داد. چون کیپینگ معتقد بود ساختار واحد تکرارشونده‌ی آن‌ها کتون است (زنجیرهای پلیمری تشکیل شده از اتم‌های سیلیکون با اتم‌های اکسیژن متصل به هم با پیوند دوگانه)، او به اشتباه آن‌ها را سیلیکون نامید، نامی که همچنان باقی مانده است.

در سال 1940 شیمیدان آمریکایی یوجین جورج راچو در آزمایشگاه‌های شرکت جنرال الکتریک در Schenectady نیویورک آمریکا، متیل سیلوکسان‌ها را با روشی که همواره پایه پلیمریزاسیون مدرن باقی مانده است تولید کرد.

منبع: اوپال شیمی

ویکی پلاست | توسعه ارتباطات، افزایش اطلاعات