什么是硅胶? 合成聚合物

发表于 2023-4-14 09:45:13
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有机硅是一种合成聚合物,一种由称为单体的较小重复化学单元组成的材料,这些单元以长链形式结合在一起。有机硅由硅氧主链组成,“侧链”由连接到硅原子上的氢和/或烃基组成。由于其主链不含碳,因此有机硅被认为是一种无机聚合物,不同于许多主链由碳构成的有机聚合物。

有机硅主链中的硅氧键非常稳定,比许多其他聚合物中存在的碳碳键更牢固地结合在一起。因此,硅树脂往往比传统的有机聚合物更耐热。

有机硅的侧链使聚合物具有疏水性,使其可用于可能需要防水的应用。侧链通常由甲基组成,这也使有机硅难以与其他化学物质发生反应,并防止其粘附在许多表面上。这些特性可以通过改变附着在硅氧主链上的化学基团来调整。

日常生活中的有机硅
有机硅经久耐用,易于制造,并且在各种化学品和温度范围内都很稳定。由于这些原因,有机硅已高度商业化并用于许多行业,包括汽车、建筑、能源、电子、化工、涂料、纺织品和个人护理。该聚合物还具有多种其他应用,从添加剂到印刷油墨,再到发现的除臭剂成分。

有机硅的发现
化学家 弗雷德里克·基平Frederic Kipping 首先创造了“有机硅”一词来描述他在实验室中制造和研究的化合物。他推断他应该能够制造类似于碳和氢可以制造的化合物,因为硅和碳有许多相似之处。描述这些化合物的正式名称是“硅酮silicoketone”,他将其简称为 硅酮silicone。

基平Kipping 更感兴趣的是积累对这些化合物的观察,而不是弄清楚它们究竟是如何工作的。他花了很多年准备和命名它们。其他科学家将帮助发现有机硅背后的基本机制。

在 1930 年代,康宁玻璃公司的一位科学家试图找到一种合适的材料用于电气部件的绝缘。有机硅因其在热下固化的能力而适用于该应用。这第一次商业开发导致硅胶被广泛生产。

有机硅与硅与二氧化硅
尽管“硅酮silicone”和“硅silicon”的拼写相似,但它们并不相同。

硅胶含有 硅,一种原子序数为 14 的原子元素。硅是一种天然存在的元素,用途广泛,最显着的用途是作为 电子产品中的半导体 。另一方面,硅胶是人造的,不导电,因为它是绝缘体。硅胶不能用作手机内部芯片的一部分,尽管它是手机外壳的常用材料。

“二氧化硅”,听起来像“硅”,是指由一个硅原子和两个氧原子组成的分子。石英是由二氧化硅制成的。

硅胶的种类及其用途
有几种不同形式的有机硅,它们的交联度各不相同。交联度描述了有机硅链的相互连接程度,值越高,有机硅材料越硬。该变量会改变聚合物的强度及其熔点等特性。

硅胶的形式及其一些应用包括:

硅油也称为硅油,由直链的硅聚合物组成,没有交联。这些液体已被用作润滑剂、油漆添加剂和化妆品成分。

有机硅凝胶在聚合物链之间几乎没有交联。这些凝胶已被用于化妆品和疤痕组织的局部配方,因为硅树脂形成了一个屏障,帮助皮肤保持水分。硅凝胶还用作乳房植入物和某些鞋垫的柔软部分的材料。

有机硅弹性体也称为硅橡胶,包括更多的交联,产生类似橡胶的材料。这些橡胶已被用作电子工业的绝缘体、航空航天器的密封件和烘烤用的烤箱手套。

有机硅树脂是有机硅的刚性形式,具有高交联密度。这些树脂已用于耐热涂料和作为保护建筑物的耐候材料。

有机硅毒性
由于硅胶具有化学惰性,并且比其他聚合物更稳定,因此预计不会与身体部位发生反应。然而,毒性取决于多种因素,例如接触时间、化学成分、剂量水平、接触类型、化学物质的吸收以及个体反应。

研究人员通过寻找皮肤刺激、生殖系统变化和突变等影响来检查硅胶的潜在毒性。尽管一些类型的有机硅显示出可能会刺激人体皮肤,但研究表明,接触标准数量的有机硅通常不会产生不良影响。

关键点
硅胶是一种合成聚合物。它具有硅氧骨架,“侧链”由连接到硅原子上的氢和/或烃基组成。

硅-氧主链使硅树脂比具有碳-碳主链的聚合物更稳定。

硅胶耐用、稳定且易于制造。由于这些原因,它已被广泛商业化并出现在许多日常用品中。

硅胶含有硅,这是一种天然存在的化学元素。

有机硅的性能随着交联度的增加而改变。没有交联的硅油是刚性最低的。具有高交联度的有机硅树脂是最坚硬的。

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