Silikon: Definisjoner, historie og bruksområder

silikoner er en type syntetisk polymeren, et materiale laget av mindre, repeterende kjemiske enheter som heter monomerer som er bundet sammen i lange kjeder. Silikon består av en silisium-oksygen-ryggrad, med "sidekjeder" bestående av hydrogen og / eller hydrokarbongrupper festet til silisiumatomene. Fordi ryggraden ikke inneholder karbon, regnes silikon som et uorganisk polymer, som skiller seg fra de mange organisk polymerer hvis ryggrad er laget av karbon.

Silisium-oksygenbindingene i silikonryggraden er meget stabile, og binder sterkere sammen enn karbon-karbonbindingen som finnes i mange andre polymerer. Silikon har en tendens til å være mer motstandsdyktig mot varme enn konvensjonelle, organiske polymerer.

Silikons sidekjeder gjengir polymeren hydrofobe, noe som gjør det nyttig for applikasjoner som kan kreve avstøtende vann. Sidekjedene, som oftest består av methyl grupper, gjør det også vanskelig for silikon å reagere med andre kjemikalier og forhindrer at den fester seg på mange overflater. Disse egenskapene kan stilles inn ved å endre de kjemiske gruppene som er festet til silisium-oksygenryggraden.

Silikon er holdbart, enkelt å produsere og stabilt over et bredt spekter av kjemikalier og temperaturer. Av disse grunnene er silikon blitt meget kommersialisert og brukes i mange bransjer, inkludert bilindustri, konstruksjon, energi, elektronikk, kjemisk, belegg, tekstiler og personlig pleie. Polymeren har også en rekke andre anvendelser, alt fra tilsetningsstoffer til trykkfarge til ingrediensene som er funnet deodoranter.

Kjemikeren Frederic Kipping myntet først begrepet “silikon” for å beskrive forbindelser han laget og studerte på laboratoriet sitt. Han resonnerte at han burde være i stand til å lage forbindelser som ligner de som kan lages med karbon og hydrogen, siden silisium og karbon delte mange likheter. Det formelle navnet for å beskrive disse forbindelsene var "silikoketon", som han forkortet til silikon.

Kipping var langt mer interessert i å samle observasjoner om disse forbindelsene enn å finne ut nøyaktig hvordan de fungerte. Han brukte mange år på å forberede og navngi dem. Andre forskere ville hjelpe med å oppdage de grunnleggende mekanismene bak silikoner.

På 1930-tallet prøvde en forsker fra selskapet Corning Glass Works å finne et skikkelig materiale å inkludere i isolasjon for elektriske deler. Silikon jobbet for applikasjonen på grunn av sin evne til å stivne under varme. Denne første kommersielle utviklingen førte til at silikon ble mye produsert.

Selv om “silikon” og “silisium” staves på samme måte, er de ikke det samme.

silikon inneholdersilisium, et atomelement med et atomnummer av 14. Silisium er et naturlig forekommende element med mange bruksområder, spesielt som et halvledere innen elektronikk. Silikon derimot er menneskeskapt og leder ikke strøm, som det er en isolering. Silikon kan ikke brukes som en del av en chip inne i en mobiltelefon, selv om det er et populært materiale for mobiltelefonsaker.

"Silica", som høres ut som "silisium", refererer til et molekyl som består av et silisiumatom knyttet til to oksygenatomer. Kvarts er laget av silika.

Det er flere forskjellige former for silikon, som varierer i deres grad av tverrbinding. Graden av tverrbinding beskriver hvor sammenkoblet silikonkjedene er, med høyere verdier som resulterer i et mer stivt silikonmateriale. Denne variabelen endrer egenskaper som styrken til polymeren og dens smeltepunkt.

Formene av silikon, så vel som noen av applikasjonene deres, inkluderer:

• Silikonvæsker, også kalt silikonoljer, består av rette kjeder av silikonpolymeren uten tverrbinding. Disse væskene har funnet bruk som smøremidler, malingstilsetningsstoffer og ingredienser i kosmetikk.
• Silikon geler har få tverrbindinger mellom polymerkjedene. Disse gelene er blitt brukt i kosmetikk og som en aktuell formulering for arrvev, siden silikon danner en barriere som hjelper huden med å holde seg hydrert. Silikongeler brukes også som materialer for brystimplantater og den myke delen av noen skosåler.
• Silikonelastomerer, også kalt silikongummier, inkluderer enda flere tverrbindinger, og gir et gummilignende materiale. Disse gummiene har funnet bruk som isolatorer i elektronikkindustrien, tetninger i romfartøyer og ovnsvotter for steking.
• Silikonharpikser er en stiv form av silikon og med høy tverrbindingstetthet. Disse harpiksene har funnet bruk i varmebestandige belegg og som værbestandige materialer for å beskytte bygninger.

Fordi silikon er kjemisk inert og mer stabilt enn andre polymerer, forventes det ikke å reagere med deler av kroppen. Toksisitet avhenger imidlertid av faktorer som eksponeringstid, kjemisk sammensetning, dosenivåer, type eksponering, absorpsjon av kjemikaliet og individuell respons.

Forskere har undersøkt den potensielle toksisiteten til silikon ved å se etter effekter som hudirritasjon, endringer i reproduksjonssystemet og mutasjoner. Selv om noen få silikontyper viste potensial til å irritere menneskets hud, har studier vist at eksponering for standard mengder silikon vanligvis gir få eller ingen uheldige effekter.

• Silikon er en type syntetisk polymer. Den har en silisium-oksygen-ryggrad, med "sidekjeder" som består av hydrogen og / eller hydrokarbongrupper festet til silisiumatomene.
• Silisium-oksygenryggraden gjør silikon mer stabilt enn polymerene som har karbon-karbonryggben.
• Silikon er holdbart, stabilt og enkelt å produsere. Av disse grunnene har den blitt mye kommersialisert og finnes i mange hverdagsartikler.
• Silikon inneholder silisium, som er et naturlig forekommende kjemisk element.
• Egenskapene til silikon endres når graden av tverrbinding øker. Silikonvæsker, som ikke har tverrbinding, er de minst stive. Silikonharpikser, som har et høyt nivå av tverrbinding, er de mest stive.

Freeman, G. G. “De allsidige silikonene.” Den nye forskeren, 1958.

Nye typer silikonharpiks åpner for større bruksområder, Marco Heuer, Paint & Coatings Industry.

“Silikon toksikologi.”Inn Sikkerhet for silikonbrystimplantater, red. Bondurant, S., Ernster, V., og Herdman, R. National Academies Press, 1999.

"Silikon". Den essensielle kjemibransjen.

Shukla, B., og Kulkarni, R. "Silikonpolymerer: historie og kjemi."

"Technic utforsker silikoner." Michigan Technic, vol. 63-64, 1945, pp. 17.

Wacker. Silikoner: Forbindelser og egenskaper.