Silikon: Definitioner, historik och användningsområden

silikoner är en typ av syntet polymer, ett material gjord av mindre, upprepade kemiska enheter som kallas monomerer som är bundna i långa kedjor. Silikon består av en kisel-syre-ryggrad, med "sidkedjor" bestående av väte och / eller kolväte-grupper fästa vid kiselatomerna. Eftersom dess ryggrad inte innehåller kol anses silikon vara en oorganisk polymer, som skiljer sig från de många organisk polymerer vars ryggrader är tillverkade av kol.

Kisel-syrebindningarna i silikonryggraden är mycket stabila och binder samman starkare än kol-kol-bindningarna som finns i många andra polymerer. Således tenderar silikon att vara mer resistent mot värme än konventionella, organiska polymerer.

Silikons sidkedjor gör polymeren hydrofob, vilket gör det användbart för applikationer som kan kräva avvisande vatten. Sidkedjorna som oftast består av metyl grupper, gör det också svårt för silikon att reagera med andra kemikalier och förhindrar att den fastnar på många ytor. Dessa egenskaper kan ställas in genom att ändra de kemiska grupper som är bundna till kisel-syre-ryggraden.

Silikon är slitstark, enkel att tillverka och stabil över ett brett spektrum av kemikalier och temperaturer. Av dessa skäl har silikon varit starkt kommersialiserat och används i många branscher, inklusive fordon, konstruktion, energi, elektronik, kemikalier, beläggningar, textilier och personlig vård. Polymeren har också en mängd andra tillämpningar, allt från tillsatser till tryckfärger till ingredienser som hittas deodoranter.

Kemisten Frederic Kipping myntade först termen "silikon" för att beskriva föreningar som han tillverkade och studerade på sitt laboratorium. Han resonerade att han borde kunna göra föreningar som liknar de som kunde tillverkas med kol och väte, eftersom kisel och kol delade många likheter. Det formella namnet för att beskriva dessa föreningar var "silikoketon", som han förkortade till silikon.

Kipping var mycket mer intresserad av att samla observationer om dessa föreningar än att räkna ut exakt hur de fungerade. Han tillbringade många år för att förbereda och namnge dem. Andra forskare skulle hjälpa till att upptäcka de grundläggande mekanismerna bakom silikoner.

På 1930-talet försökte en forskare från företaget Corning Glass Works att hitta ett ordentligt material att inkludera i isolering för elektriska delar. Silikon arbetade för applikationen på grund av dess förmåga att stelna under värme. Denna första kommersiella utveckling ledde till att silikon tillverkades i stort.

Även om "silikon" och "kisel" stavas på liknande sätt, är de inte desamma.

Silikon innehållerkisel, ett atomelement med ett atomnummer av 14. Kisel är ett naturligt förekommande element med många användningsområden, särskilt som ett halvledare inom elektronik. Silikon, å andra sidan, är konstgjorda och leder inte el, som det är en isolator. Silikon kan inte användas som en del av ett chip i en mobiltelefon, även om det är ett populärt material för mobiltelefonfall.

"Kiseldioxid", som låter som "kisel", avser en molekyl som består av en kiselatom förenad med två syreatomer. Kvarts är gjord av kiseldioxid.

Det finns flera olika former av silikon, som varierar i deras grad av tvärbindning. Graden av tvärbindning beskriver hur sammankopplade silikonkedjorna är, med högre värden vilket resulterar i ett mer styvt silikonmaterial. Denna variabel förändrar egenskaper såsom polymerens styrka och dess smältpunkt.

Formerna av silikon, liksom några av deras applikationer, inkluderar:

• Silikonvätskor, även kallad silikonoljor, består av raka kedjor av silikonpolymeren utan tvärbindning. Dessa vätskor har funnits användning som smörjmedel, färgtillsatser och ingredienser i kosmetika.
• Silikongeler har få tvärbindningar mellan polymerkedjorna. Dessa geler har använts i kosmetika och som en aktuell formulering för ärrvävnad, eftersom silikon bildar en barriär som hjälper huden att förbli hydratiserad. Silikongelar används också som material för bröstimplantat och den mjuka delen av vissa skosulor.
• Elastomerer av silikon, även kallad silikongummi, inkluderar ännu fler tvärbindningar, vilket ger ett gummiliknande material. Dessa gummin har funnits användning som isolatorer inom elektronikindustrin, tätningar i flyg- och rymdfarkoster och ugnsdäck för bakning.
• Silikonhartser är en stel form av silikon och med en hög tvärbindningsdensitet. Dessa hartser har hittat användning i värmebeständiga beläggningar och som väderbeständiga material för att skydda byggnader.

Eftersom silikon är kemiskt inert och mer stabilt än andra polymerer, förväntas det inte reagera med kroppsdelar. Toxicitet beror emellertid på faktorer som exponeringstid, kemisk sammansättning, dosnivåer, exponeringstyp, kemikaliens absorption och individens respons.

Forskare har undersökt potentiell toxicitet av silikon genom att leta efter effekter som hudirritation, förändringar i reproduktionssystemet och mutationer. Även om ett fåtal typer av silikon visade potential att irritera mänsklig hud, har studier visat att exponering för standardmängder silikon typiskt ger få till inga negativa effekter.

• Silikon är en typ av syntetisk polymer. Den har en kisel-syre-ryggrad, med "sidkedjor" som består av väte- och / eller kolväte-grupper fästa vid kiselatomerna.
• Kisel-syre-ryggraden gör silikon mer stabil än de polymerer som har kol-kol-ryggraden.
• Silikon är slitstark, stabil och lätt att tillverka. Av dessa skäl har den varit kommersiellt bred och finns i många vardagliga artiklar.
• Silikon innehåller kisel, som är ett naturligt förekommande kemiskt element.
• Egenskaperna hos silikon ändras när graden av tvärbindning ökar. Silikonvätskor, som inte har någon tvärbindning, är de minst styva. Silikonhartser, som har en hög grad av tvärbindning, är de mest styva.

Freeman, G. G. "De mångsidiga silikonerna." The New Scientist, 1958.

Nya typer av silikonharts öppnar upp bredare användningsområden, Marco Heuer, Paint & Coatings Industry.

“Silikontoxikologi." I Säkerhet för silikonbröstimplantat, red. Bondurant, S., Ernster, V. och Herdman, R. National Academies Press, 1999.

"silikoner." Den essentiella kemiindustrin.

Shukla, B. och Kulkarni, R. "Silikonpolymerer: historia och kemi."

"Technic utforskar silikoner." Michigan Technic, vol. 63-64, 1945, sid. 17.

Wacker. Silikoner: Föreningar och egenskaper.