سیلیکون چیست؟
در این مقاله از شرکت کابل یاقوت ما توضیح کاملی از سیلیکون یا (سیلیکون چیست؟) و موارد کرابردی این ماده برای شما کاربران عزیز پرداخته ایم پس تا آخر این مقاله ی آموزشی با ما همراه باشید
سیلیکون برای اولین بار در آمریکای جنوبی کشف شد. عنصر سیلیکون که حاوی سیلیس با نماد شیمیایی Si در جدول تناوبی عناصر شیمیایی می باشد از شن و ماسه استخراج می شود.
روند ساخت ماده بسیار پیچیده است و شامل مراحل زیادی می باشد اما اگر بخواهیم بصورت مختصر به فرایند تولید آن بپردازیم می توان گفت فرایند ساخت Silicone شامل استخراج سیلیکون از سیلیس و انتقال آن از طریق هیدروکربن ها و سپس ترکیب با سایر مواد شیمایی برای رسیدن به انواع و اشکال مختلف است.
سیلیکون ها (Silicone) ترکیباتی مصنوعی هستند، با تنوع زیاد در اشکال و کارایی های متفاوت و مقاوم در برابر دمای 300c / –60c+ که از ترکیب غیر آلی Si-O به گروه های کاربردی ارگانیک تشکیل می شوند.
این پیوند سیلیکون-اکسیژن باعث به وجود آمدن مقاومت حرارتی و انعطاف پذیری در طیف گسترده ای از درجه ی حرارت شده است.
همچنین از دیگر خواص (Silicone) می توان به مقاومت خوب آن در برابر شرایط محیطی نامساعد و نور شدید و مستقیم خورشید، رطوبت بالا، هوای خشک، اوزون، اشعه ی ماوراءبنفش، انواع روغن و سوخت با وزن مولکولی بالا اشاره کرد و بر پایه تحقیقات علمی صورت گرفته به جرات می توان گفت که طی ده ها سال خاصیت فیزیکی و شیمیایی خود را از دست نخواهد داد.
سیلیکون یک ترکیب مصنوعی بیاثر است که در اشکال مختلف (روغن، لاستیک، رزین) وجود دارد. به طور معمول، مقاوم در برابر حرارت است. این ماده معمولا لاستیک مانند است و موارد استفاده سیلیکون در درزگیرها، چسبها، روانکننده ها، کاربردهای پزشکی، ظروف پخت و پز و عایق هستند. سیلیکون پلیمری است که حاوی عنصر سیلیکون ترکیب شده با کربن، هیدروژن و اکسیژن و در برخی موارد دیگر عناصر است.
سیلیکون
پلیمر سیلیکون (Silicone) که پلیسیلوکسان(polysiloxanes) نیز نامیده می¬شود، شامل یک ترکیب مصنوعی ساخته شده از واحدهای تکرار شونده سیلوکسان است، که متشکل از زنجیره¬ای متناوب از اتمهای سیلیسیم و اتم های اکسیژن (⋯−Si−O−Si−O−Si−O−⋯) است که با کربن، هیدروژن و گاهی برخی عناصر دیگر ترکیب شده است.
پایه اصلی پلیمر سیلیکون عنصر سیلیسیم می باشد که در سال 1823 میلادی توسط جونز جیکوب کشف شده است؛سیلیکون برای اولین بار در سال 1901 توسط فردریک کیپینگ کشف شده است که ایشان زمانی که فعالیت های پژوهشی خود را برای تولید پلاستیک انجام می داد، به جای استفاده از ترکیبات کربن، از زنجیره سیلیسیم استفاده کرد و به صورت اتفاقی خانواده سیلیکونها را کشف کرد.
پلیمر سیلیکون معمولاً مقاوم به گرما بوده و به صورت مایع یا لاستیکی موجود می باشد؛ سیلیکون در بسیاری از محصولات استفاده می شود؛ دایره المعارف شیمی صنعتی اولمان دسته بندی های اصلی زیر را برای کاربرد این ماده فهرست کرده است:
- برق تولید کابل سیلیکونی و سیم سیلیکونی (به عنوان مثال عایق سیم و کابل)، الکترونیک (مانند پوشش ها)،
- خانگی (مانند درزگیرها و ظروف پخت و پز)،
- خودرو (واشرها، وایر شمع و سیم کشی)،
- هواپیما ( مهر و موم)،
- اداری.
- ماشین آلات (پدهای صفحه کلید)،
- پزشکی و دندانپزشکی (قالب های قالب گیری دندان)،
- منسوجات و کاغذ (پوشش)
به عنوان نمونه برای این کاربردها ، حدود 400000 تن سیلیکون در سال 1991 در دنیا تولید شده است.
بر اساس این کاربردها انواع سیلیکون تولیدی در حال حاضر شامل موارد زیر می باشد:
۱- سیلیکون مایعsilicone fluid :
این نوع سیلیکون شامل زنجیره ای از اتم های سیلیکون و اکسیژن همراه با گروه متیل آلکیل ها می باشد که به طور خاص فنیل هم نامیده می شوند.
۲- سیلیکون رزین silicone resin :
رزین سیلیکون از طریق هیدرولیز و کراس لینک شدن تر آلکیل کلرو سیلوکسان در دمای بالا تولید می شود.
۳- لاستیک سیلیکون silicone rubber :
لاستیک سیلیکون شامل زنجیره ای طولانی از پلی سیلیواکسان ها همراه با فیلرهای مختلف می باشد.
سیلیکون از چه چیزی ساخته شده است؟
سیلیکون یک پلیمر همه کاره است که در الاستومرها، روغنها، گریسها و درزگیریها و سایر مواد مورد استفاده قرار میگیرد. ماده اولیه آن سیلیس است. سیلیس یکی از رایجترین شکل های ماسه است.
در حالی که زنجیره اصلی پلیمرهای مصنوعی آلی متداول از اتمهای کربن (C) تکرار می شود، سیلیکون یک «پلیمر مصنوعی غیر آلی» است که زنجیره اصلی آن از پلی سیلوکسان ساخته شده است که تکرار اتمهای سیلیکون (Si) و اکسیژن (O) است.
به عنوان زنجیره جانبی مولکولهای سیلیکون، میتوان واحدهای آلی را معرفی کرد که میتوانند خواص مختلفی را اضافه کرده و مواد ترکیبی مفیدی ایجاد کنند. منابع اصلی سیلیکون عبارتند از سنگ سیلیکا با منشاء طبیعی (SiO2)، آب و متانول مشتق شده از گاز طبیعی. از این مواد، از طریق واکنش های شیمیایی پیچیده، سیلیکون سنتز میشود. با در نظر گرفتن گستردهترین پلی دی متیل سیلوکسان به عنوان مثال، حدود 60٪ از ترکیبات از سیلیس و آب مشتق شده است.
تفاوت بین سیلیکون (silicone) و سیلیکون (silicon) چیست؟
یکی از تمایزات مهم هنگام صحبت در مورد تولید سیلیکون، تفاوت بین سیلیکون (silicone) و سیلیکون (silicon) است. سیلیکون – بدون “e” – یک عنصر شیمیایی (Si) است. مانند بسیاری از عناصر، به طور طبیعی به شکل مجزا یافت نمیشود. با این حال، سیلیکون (silicone) به دسته وسیعی از پلیمرها اشاره دارد که از یک پیوند سیلوکسان فرمول شیمیایی (-Si-O-Si-) با ترکیبات آلی مختلف تشکیل شده است.
ساختار اصلی سیلیکون از پلی ارگانوسیلوکسانها تشکیل شده است که در آن اتم های سیلیکون به اکسیژن متصل میشوند تا پیوند «سیلوکسان» ایجاد کنند. ظرفیتهای باقی مانده سیلیکون به گروههای آلی، عمدتاً گروه های متیل (CH3) متصل است که شامل فنیل، وینیل یا هیدروژن است.
پیوندهای سیلوکسان در سیلیکون
سیلیکونها مواد بسیار کاربردی هستند که هم ویژگیهای معدنی و هم آلی را دارند و آنها را نشان میدهند. سیلیکونها دارای مجموعه ای از ویژگی های مفید و متمایز هستند که مستقیماً با ساختار مولکولی آنها مرتبط است.
هر سیلیکون شامل زنجیرههای جانبی گروه آلی است که به زنجیره اصلی پیوندهای سیلوکسان (-Si-O-Si-) متصل شدهاند. این مجموعه زمجیر به هم پیوسته دارای پیوندهای سیلوکسان دارای ویژگی مشترک با مواد معدنی مانند شیشه و کوارتز است. پیوندهای سیلوکسان انرژی پیوند بسیار بالاتری نسبت به پیوندهای C-C و C-O دارند که زنجیره های اصلی پلیمرهای آلی را تشکیل میدهند. پیوندهای سیلوکسان با انرژی پیوند بالایی که دارند، حتی در دمای حدود 200 درجه سانتیگراد نیز نمیشکند. پس مواد ساخته شده از پیوندهای سیلوکسان دارای مقاومت حرارتی بالا هستند. آنها همچنین از نظر شیمیایی پایدار هستند و مقاومت بالایی در برابر حرارت و آب و هوا دارند.
کاربرد سیلیکون
سیلیکون یک پلیمر مصنوعی است که از سیلیکون، اکسیژن و سایر عناصر، عمدتاً کربن و هیدروژن ساخته شده است. سیلیکون به طور کلی یک پلاستیک مایع یا انعطاف پذیر و لاستیکی مانند است و دارای تعدادی خواص مفید مانند سمیت کم و مقاومت در برابر حرارت بالا است. همچنین عایق الکتریکی خوبی را ارائه میدهد.
در زمینه پزشکی، سیلیکون را میتوان در ایمپلنتها، کاتترها، لنزهای تماسی، بانداژها و موارد دیگر یافت. شما همچنین میتوانید سیلیکون را در تعدادی از اقلام مراقبت شخصی، از جمله شامپو،کرم موبر و بسیاری از مواد دیگر پیدا کنید. سیلیکون به دلیل مقاومت در برابر حرارت بالا، بسیاری از ظروف آشپزخانه مانند دستکش فر، انبر و دسته تابه را تشکیل میدهد. خاصیت نچسب سیلیکون آن را برای پوشش ظروف آشپزی نیز مفید میکند. علاوه بر این، مقاومت در برابر حرارت و لغزنده بودن این ماده، آن را به یک روان کننده ایده آل برای قطعات خودرو (به عنوان اسپری روان کننده یا گریس) تبدیل میکند.
در صنایع دیگر، سیلیکون معمولاً به عنوان درزگیر برای ظروف ضد آب (به عنوان مثال، آکواریوم ها) و لولههای لوله کشی استفاده میشود. سیلیکون در صنایع مرتبط با الکترونیک مهم است. از آن برای ساخت قابهایی استفاده میشود که میتواند از دستگاههای حساس در برابر شوک الکتریکی و سایر خطرات محافظت کند.
راهنمای گام به گام تولید سیلیکون
جداسازی سیلیکون از سیلیس اولین قدم در تولید سیلیکون است. این کار با گرم کردن حجم زیادی از ماسه کوارتز تا دمای 1800 درجه سانتیگراد انجام میشود. نتیجه سیلیکون خالص و جدا شده است که اجازه داده میشود خنک شود و سپس به پودر ریز تبدیل شود.
برای ساخت سیلیکون، این پودر سیلیکون خوب با متیل کلرید ترکیب شده و یک بار دیگر حرارت داده میشود. گرما واکنشی را بین دو جزء ایجاد میکند و چیزی را به نام متیل کلروسیلان تشکیل میدهد. متیل کلروسیلان در واقع ترکیبی حاوی چندین ترکیب است که غالبترین آنها، دی متیل دی کلروسیلان، بلوک اصلی ساختمان سیلیکون است.
رسیدن از دی متیل دی کلروسیلان به سیلیکون نیازمند یک فرآیند تقطیر پیچیده است که در آن اجزای مختلف متیل کلروسیلان از یکدیگر جدا میشوند. از آنجایی که کلروسیلانهای مختلف نقطه جوش متفاوتی دارند، این کار را میتوان با حرارت دادن مخلوط تا یک سری دماهای دقیق انجام داد. پس از تقطیر، آب به دی متیل دی کلروسیلان اضافه میشود که باعث جدا شدن آن به دیسیلانول و اسید هیدروکلریک میشود. سپس اسید هیدروکلریک به عنوان یک کاتالیزور برای دیسیلانول عمل میکند و باعث میشود آن را به پلی دی متیل سیلوکسان متراکم کند.
همانطور که متوجه شدید پلی دی متیل سیلوکسان حاوی پیوند سیلوکسان است که زنجیره اصلی سیلیکون است. از آنجا، سیلیکون با استفاده از روش های مختلف بسته به خواص مطلوب محصول نهایی پلیمریزه می شود. در حالی که تولید سیلیکون ممکن است پیچیده به نظر برسد، اما در واقعیت نسبتاً ساده است و میتوان آن را در مقیاس انبوه با هزینه نسبتاً کم انجام داد. به این ترتیب، جای تعجب نیست که سیلیکون همه کاره به عنوان یکی از محبوب ترین الاستومرها برای استفاده تجاری و صنعتی تبدیل شده است.
