سيليكون چيست؟ سیلیکون یک ماده مصنوعی تقریبا همه کاره است که در طیف وسیعی از صنایع کاربردهای مختلفی دارد. این ماده را می‌توان در محصولاتی که هر روز از آنها استفاده می‌کنیم پیدا کرد. ماشینی که سوار آن می‌شویم، ظروف مختلف، شیشه شیر و پستانک کودک و محصولات بهداشتی روزانه و… همگی حاوی این ماده هستند. این ماده همچنین در محصولاتی یافت می‌شود که می‌توانند جان انسان‌ها را نجات دهند. ماسک‌های تنفسی، لوله‌های تنفسی و… همگی از این ماده ساخته می‌شوند.
اگر می‌خواهید با سیلیکون و کاربردهای آن بیشتر آشنا شوید و ببینید که این ماده چگونه ساخته می‌شود، در ادامه با ما در «شیمی پل» همراه باشید.
تاریخچه استفاده از سیلیکون
سیلوکسان‌ها برای اولین بار توسط شیمی‌دان انگلیسی به نام فردریک استنلی کیپینگ در سال ۱۹۲۷ به عنوان پلیمر شناخته شدند. ازآنجاکه کیپینگ فکر می‌کرد که ساختار واحد تکرار شونده اساسا مانند یک کتون است، او به اشتباه آنها را سیلیکون نامید. کتون به زنجیره‌های پلیمری که توسط اتم‌های سیلیکون تشکیل می‌شوند و با اتم‌های اکسیژن توسط پیوندهای دوگانه واکنش می‌دهند اشاره دارد.
در سال ۱۹۴۰، یوجین جورج روچو، شیمی‌دان آمریکایی در آزمایشگاه‌های شرکت جنرال الکتریک در شنکتادی نیویورک، متیل سیلوکسان‌ها را با فرایندی به نام پلیمریزاسیون مدرن تولید کرد. در همین حال، محققان در Corning Glass در حال بررسی تولید Silicone بودند و در سال ۱۹۴۳ Corning و Dow Chemical شرکت داو کورنینگ را برای تولید محصولات سیلیکونی تاسیس کردند. از همین‌جا بود که استفاده از این ماده روایج پیدا کرد.
ساختار و ترکیبات سیلیکون
Silicone که با نام پلی سیلوکسان نیز شناخته می‌شود، ماده‌ای است که در آزمایشگاه و توسط انسان ساخته شده است. این پلیمر از سیلوکسان تشکیل می‌شود که دارای قوام لاستیکی مانند با مولکول‌هایی است که دارای زنجیره‌های متناوب اتم‌های اکسیژن و سیلیکون هستند.
فرق بین Silicone و سایر پلیمرهای صنعتی این است که پایه مولکولی این ماده حاوی کربن نیست.
رایج‌ترین ترکیب سیلیکونی پلی دی متیل سیلوکسان است. ماده اولیه Silicone فلزی است که از ماسه سیلیس به دست می‌آید. این ماده با متیل کلرید (CH3Cl) روی یک کاتالیزور مسی واکنش داده و دی متیل دی کلروسیلان ([CH3]2Si[Cl]2) را تشکیل می‌دهد. با واکنش این ترکیب با آب، اتم‌های کلر با گروه‌های هیدروکسیل (OH) جایگزین می‌شوند. ترکیب ناپایدار حاصل، سیلانول ([CH3]2Si[OH]2)نام دارد و در یک واکنش تراکم پلیمریزه می‌شود. در طی این واکنش مولکول‌های تک واحدی به هم متصل می‌شوند تا پلی‌دی‌متیل سیلوکسان را با از دست دادن همزمان آب تشکیل دهند.
خواص سیلیکون
این ماده به دلیل داشتن پلی سیلوکسان دارای چندین خواص مختلف است که در ادامه به آنها اشاره می‌کنیم:
- پایداری حرارتی (از ۸۰- الی ۲۵۰ درجه سانتی گراد)؛
- مقاومت در برابر پیری طبیعی (اکسیداسیون و UV)؛
- مقاومت در برابر آتش، انتشار کم دود و بخارات سمی، محافظت از خود، سرامیزه شدن خاکستر آن؛
- انرژی سطحی پایین؛
- ترکیب شدن با آب روی بسیاری از سطوح؛
- آب گریزی هیدروفوبیا؛
- خواص جدا شدن یا چسبیدن بر اساس نیاز؛
- بی ضرری بودن؛
- سازگاری با محیط زیست؛
- مناسب برای تماس با مواد غذایی و کاربردهای پزشکی؛
- تماس ایمن و راحت با پوست؛
- زنجیر انعطاف پذیر تا -100 درجه سانتیگراد برای افزایش عملکرد و نفوذپذیری گاز؛
- پردازش آسان، پخش عالی و قابلیت پوشش؛
- موجود در اشکال مختلف – سیال، الاستومرهای سیلیکونی مایع (LSR) و لاستیک‌های با قوام بالا (HCR)؛
- انعطاف پذیری؛
- چکش خواری؛
- شفاف بودن؛
- مقاومت در برابر دما؛
- ماندگاری بالا؛
- تمیز شدن آسان؛
- مقاوم در برابر لکه؛
- غیر سمی؛
- بدون بو.
کاربرد سیلیکون
Silicone کاربردهای بسیار زیادی دارد و تقریبا در تمام صنایع از آن استفاده می‌کنند. در ادامه به برخی از رایج‌ترین کاربردهای این ماده اشاره می‌کنیم:
- تولید پارچه‌های لباس فضایی؛
- تولید واشر و پیچ و مهره در صنعت هوافضا؛
- ساخت چسب‌ها، درزگیرها و پوشش‌ها؛
- تولید وسایل آشپزی و وسایل آشپزخانه؛
- اسباب بازی؛
- تولید لاک مقاوم در برابر آب و هوا؛
- تولید چسب‌های پزشکی؛
- تولید انواع لوله؛
- جواهرات؛
- ظروف غذا؛
- محصولات کاربردی در جراحی زیبایی؛
- تولید مواد آرایشی، دئودورانت‌ها، صابون لباسشویی، شامپو و….
انواع سیلیکون
انواع مختلفی از سیلیکون وجود دارد که شما بر اساس نیاز خود می‌توانید آنها را انتخاب کنید. هر کدام از این انواع مزایا و خواص جداگانه‌ای دارند. در ادامه انواع Silicone را به شما معرفی می‌کنیم:
- گروه‌های متیل
این گروه‌ها تحت نام MQ گروه‌بندی می‌شوند و از اولین لاستیک‌های سیلیکونی هستند که ساخته شده‌اند. - گروه‌های متیل وینیل
این نوع مواد به راحتی و به خوبی فشرده می‌شوند. این گروه تحت نام VMQ طبقه‌بندی می‌شوند و بسیار رایج هستند. وینیل مخلوط شده در این ترکیب فرایند ولکانیزاسیون را آسان‌تر می‌کند. - گروه‌های متیل فنیل (MPQ) و متیل فنیل وینیل (PVMQ)
چیزی که این گروه را از سایرین متمایز می‌کند این است که خواص بیشتر و قوی‌تری دارند و قابلیت‌های خود را در دمای پایین حفظ می‌کنند. - گروه‌های فلورو، وینیل و متیل (FVMQ)
این گروه می‌توانند با روغن‌ها، حلال‌ها و سوخت‌ها بهتر واکنش نشان دهند. - لاستیک‌های سیلیکونی
سه زیرگروه اصلی در این گروه وجود دارد که شامل مایع، ولکانیزه در دمای اتاق و ولکانیزه با دمای بالا هستند. شکل مایع دارای کوچک‌ترین زنجیره‌های مولکولی است که آن را برای قالب گیری اکستروژن یا تزریق عالی می‌کند. همچنین برای تولید محصولاتی که باید در برابر آب و هوا مقاوم باشند بسیار مناسب است. - لاستیک سیلیکونی ولکانیز شده در دمای اتاق (RTV)
این نوع ماده وقتی به دمای اتاق می‌رسد جامد می‌ماند و یک انتخاب استاندارد برای تولید درزگیرها، گلدان‌ها یا قالب‌های مختلف است. - لاستیک سیلیکونی جامد یا ولکانیزه شده با دمای بالا (HTV)
پلیمرهای زنجیره بلند سنگین‌ترین وزن مولکولی را دارند. این نوع ماده معمولا به عنوان یک ماده فرآوری نشده عرضه می‌شود و باید در همان دمایی که انواع لاستیک‌های سنتی‌تر ولکانیزاسیون می‌شوند ولکانیزاسیون شود.
نکته: ولکانیزاسیون یک فرایند شیمیایی است که در آن لاستیک‌ها با افزودن موادی دیگر مانند گوگرد به مواد پایدار تبدیل می‌شوند.
سیلیکون از کجا بخریم؟
Silicone یک ماده شیمیایی است که کاربردهای مختلفی دارد. برای خرید این ماده اولیه باید به شرکت‌های تولیدکننده یا واردکننده معتبر مراجعه کنید.
ما در شیمی پل بهترین نوع سیلیکون را با بهترین کیفیت در اختیار شما قرار می‌دهیم. برای خرید این ماده می‌توانید با کارشناسان فروش ما در ارتباط باشید و از آنها مشاوره بگیرید. همچنین می‌توانید مواد شیمیایی دیگر مانند پتاس را نیز از ما خریداری کنید. اگر نمی‌دانید پتاس چیست ، مطلب مربوط به آن را بخوانید.
سیلیکون مایع را از کجا بخریم؟
این ماده معمولا به دو شکل مایع و جامد در بازار موجود است. از شکل مایع این ماده معمولا برای قالب گیری در صنایع مختلف استفاده می‌کنند. اگر به سیلیکون مایع نیاز دارید، باید نوع مرغوب آن را تهیه کنید. ما در شیمی پل نوع مایع این ماده را به صورت کاملا استاندارد در اختیار شما قرار می‌دهیم و با خیال راحت می‌توانید از آن استفاده کنید.
سیلیکون بهداشتی چیست؟
Silicone بهداشتی همان RTV است که در دمای اتاق ولکانیزه می‌شود. این ماده که به آن سیلیکون پزشکی هم می‌گویند مصارف پزشکی دارد و مثلا برای قالب گیری دندان‌ها، ساخت انواع پروتزهای پزشکی و… مورد استفاده قرار می‌گیرد.
برای خرید این نوع ماده باید به شرکت‌های معتبر مراجعه کنید، زیرا اگر غیر استاندارد باشد باعث بی کیفیت شدن خروجی کار و نارضایتی مشتریان خواهد شد.
سیلیکون خوراکی چیست؟
احتمالا در برخی محصولات خوراکی یک بسته کوچک پر از دانه‌های سفت دیده‌اید. این بسته حاوی سیلیکون است که رطوبت مواد غذایی را می‌گیرد و از فاسد شدن آنها جلوگیری می‌کند. همچنین از این رطوبت گیرها در برخی داروها و مکمل‌های غذایی هم استفاده می‌کنند تا مانع از چسبیدن آنها به یکدیگر شود.
این ماده در اصل خوردنی نیست، اما به شکل رطوبت گیر در مواد خوراکی مورد استفاده قرار می‌گیرد و هیچ ضرری برای سلامتی ندارد.
سیلیکون چگونه ساخته می شود؟
سیلیکون از بیرون کشیدن silicon از سیلیس و عبور آن از هیدروکربن‌ها ساخته می‌شود. مراحل ساخت این ماده را در ادامه برای شما آورده‌ایم:
- جداسازی silicon از سیلیس
در این مرحله حجم زیادی از ماسه کوارتز تا دمای ۱۸۰۰ درجه سانتیگراد گرم می‌شود. در نتیجه Silicon جدا می‌شود و پس از خنک شدن آن را به پودر ریز تبدیل می‌کنند. - ترکیب پودر با متیل کلراید
در این مرحله پودر تولید شده ریز را با متیل کلرید مخلوط می‌کنند. در اینجا به این ترکیب گرما می‌دهند تا با هم واکنش بدهند. ترکیب حاصل متیل کلروسیلان نام دارد که از دی متیل دی کلروسیلان تشکیل شده که پایه اصلی تشکیل دهنده سیلیکون است - تقطیر مخلوط
برای تولید Silicone از دی متیل دی کلروسیلان به یک فرایند تقطیر نیاز است. از آنجایی که کلروسیلان‌ها دارای نقاط جوش متفاوتی هستند، این مرحله شامل حرارت دادن مخلوط تا یک سری دماهای دقیق است. - اضافه کردن آب
پس از تقطیر به این ترکیب آب اضافه می‌کنند تا اسید هیدروکلریک و دیسیلانول از ترکیب جدا شود. سپس اسید هیدروکلریک به عنوان یک کاتالیزور برای دیسیلانول عمل می‌کند و باعث تبدیل شدن آن به پلی دی متیل سیلوکسان متراکم می‌شود. - پلیمریزاسیون سیلیکون
پلی دی متیل سیلوکسان پیوند سیلوکسان دارد. این پیوند ستون فقرات Silicone است. پلیمریزاسیون سیلیکون شامل چندین روش مختلف بسته به خواص مورد نظر محصول نهایی است.
فرایند تولید سیلیکون ممکن است پیچیده به نظر برسد، اما در واقعیت نسبتا ساده است و می‌توان در مقیاس انبوه با هزینه نسبتا کم آن را تولید کرد. به این ترتیب، جای تعجب نیست که Silicone همه کاره به عنوان یکی از محبوب‌ترین الاستومرها برای استفاده تجاری و صنعتی انتخاب شده است.
نکته: Silicon و Silicone با هم تفاوت دارند. Silicon یک عنصر شیمیایی (Si) است. مانند بسیاری از عناصر، به طور طبیعی به شکل مجزا وجود ندارد. با این حال، Silicone به دسته وسیعی از پلیمرها اشاره دارد که از یک پیوند سیلوکسان تشکیل می‌شود و فرمول شیمیایی آن هم (Si-O-Si-) است.
انواع پلیمرهای سیلیکونی
پلیمرهای سیلیکونی از ترکیب سیلیکون با آب تشکیل می‌شوند و کاربردهای مختلفی در صنایع دارند. در ادامه انواع این ترکیبات را به شما معرفی می‌کنیم:
- سیلیکون مایع
- سیلیکون اسپری
- سیلیکون هیدروژل
- سیلیکون رابر
- سیلیکون رزین
- سیلیکون پلیمری
تفاوت لاستیک و سیلیکون چیست؟
لاستیک و Silicone تفاوت‌های زیادی با هم دارند. در ادامه به تعدادی از تفاوت‌های این دو ماده اشاره می‌کنیم:
- در ترکیب لاستیک کربن وجود دارد، در حالی که در ترکیب دیگری کربن وجود ندارد؛
- سیلیکوون در برابر حرارت، گرما، فشار، اشعه خورشید و… مقاوم‌تر از لاستیک است؛
- خاصیت کشسانی سیلیکون بسیار بیشتر از لاستیک‌های معمولی است.
پسماند حاصل از تولید سیلیکون
بعد از تولید Silicone موادی به جا می‌ماند که به آن پسماند می‌گویند. این پسماند بخار سیلیس است که همانند ترموپلاستیک الاستومر کاربردهای زیادی دارد. از این ماده برای تولید مواد نسوز استفاده می‌کنند. همچنین در تولید موادی که به مقاومت بالا نیاز دارند از بخار سیلیس استفاده می‌کنند. این ماده در تولید سیمان کاربرد زیادی دارد.
از دیگر کاربردهای این پسماند می‌تواند به تولید عایق‌های حرارتی، ساخت پلیمرها، تولید دوغاب، پر کردن لاستیک وسایل نقلیه و… اشاره کرد.
نحوه استفاده مجدد از سیلیکون
برای استفاده مجدد از این ماده لازم است تا آن را کاملا تمیز کنید. شما می‌توانید این کار را با شوینده‌هایی مانند مایع ظرف‌شویی انجام دهید تا تمام ذرات چربی و گردوغبار از روی آن پاک شود. سپس باید آن را با هر دستگاهی که در اختیار دارید به تکه‌های کوچک برش دهید. سپس این خرده سیلیکون‌ها را با سیلیکون‌های جدید مایع مخلوط کنید. حالا مقدار بیشتری Silicone دارید که می‌توانید از آن استفاده کنید.
آینده سیلیکون
یکی از کاربردهای این ماده در تولید قطعات و تراشه‌های الکترونیکی است، اما به دلیل برخی محدودیت‌ها ممکن است در آینده از مواد دیگری مانند سیلیکون کاربید به جای آن استفاده کنند. در ادامه به محدودیت‌های Silicone اشاره می‌کنیم:
- کاهش کارایی در دمای بالا
- عدم توانایی در انتقال نور
- سرعت پایین انتقال داده‌ها
- ابعاد بزرگ
کاربردهای سیلیکون در بسته‌بندی مواد غذایی
Silicone یک ماده پلاستیکی شکل نرم و حالت پذیر است که در بسته بندی مواد غذایی کاربرد زیادی دارد. این ماده از ورود رطوبت به بسته بندی‌ها جلوگیری می‌کند و مانع از فاسد شدن مواد غذایی می‌شود.
همچنین تکه‌های ریز سیلیکون را درون بسته‌های کوچک در بسته بندی مواد غذایی یا داروها قرار می‌دهند تا به عنوان رطوبت گیر عمل کند. این تکه‌ها رطوبت مواد غذایی را جذب می‌کنند و مانع از خراب شدن آنها می‌شوند.
واکنش‌های سیلیکون
Silicone ماده است که به راحتی با عناصر دیگر وارد واکنش می‌شود، به همین دلیل هم در طبیعت یافت نمی‌شود. این ماده با عناصری مانند اکسیژن واکنش می‌دهد. در اثر واکنش این ماده با اکسیژن سیلیسیم دی‌اکسید (SiO2) تولید می‌شود.
این ماده همچنین با عناصری مانند منیزیم، آلومینیوم، سدیم، کلسیم، آهن، پتاسیم و… واکنش نشان می‌دهد و سیلیکات تولید می‌کند.
