Siliconen: definities, geschiedenis en gebruik

Siliconen zijn een soort kunststof polymeer, een materiaal gemaakt van kleinere, zich herhalende chemische eenheden genaamd monomeren die met elkaar verbonden zijn in lange ketens. Silicone bestaat uit een ruggengraat van silicium-zuurstof, met "zijketens" bestaande uit waterstof- en / of koolwaterstofgroepen aan de siliciumatomen. Omdat de ruggengraat geen koolstof bevat, wordt siliconen als een beschouwd anorganisch polymeer, die verschilt van de vele biologisch polymeren waarvan de ruggengraat is gemaakt van koolstof.

De silicium-zuurstofbindingen in de siliconenruggengraat zijn zeer stabiel en binden sterker aan elkaar dan de koolstof-koolstofbindingen die in veel andere polymeren aanwezig zijn. Zo heeft siliconen de neiging beter bestand te zijn tegen hitte dan conventionele, organische polymeren.

De zijketens van siliconen maken het polymeer hydrofoob, waardoor het nuttig is voor toepassingen die mogelijk waterafstotend moeten zijn. De zijketens, die meestal bestaan ​​uit methyl- groepen, maken het ook moeilijk voor siliconen om te reageren met andere chemicaliën en voorkomt dat het aan veel oppervlakken blijft kleven. Deze eigenschappen kunnen worden afgestemd door de chemische groepen die aan de silicium-zuurstof-hoofdketen zijn bevestigd, te veranderen.

Siliconen zijn duurzaam, gemakkelijk te vervaardigen en stabiel bij een groot aantal chemicaliën en temperaturen. Om deze redenen is siliconen in hoge mate gecommercialiseerd en wordt het in veel industrieën gebruikt, waaronder auto-industrie, bouw, energie, elektronica, chemicaliën, coatings, textiel en persoonlijke verzorging. Het polymeer heeft ook een verscheidenheid aan andere toepassingen, variërend van additieven tot drukinkten tot de ingrediënten die deodorants worden gevonden.

De chemicus Frederic Kipping bedacht eerst de term 'siliconen' om de verbindingen te beschrijven die hij maakte en bestudeerde in zijn laboratorium. Hij redeneerde dat hij in staat zou moeten zijn om verbindingen te maken die vergelijkbaar zijn met die van koolstof en waterstof, aangezien silicium en koolstof veel overeenkomsten vertoonden. De formele naam voor het beschrijven van deze verbindingen was 'silicoketon', dat hij korter maakte tot siliconen.

Kipping was veel meer geïnteresseerd in het verzamelen van observaties over deze verbindingen dan in het uitzoeken hoe ze precies werkten. Hij heeft vele jaren besteed aan het voorbereiden en benoemen ervan. Andere wetenschappers zouden helpen bij het ontdekken van de fundamentele mechanismen achter siliconen.

In de jaren dertig probeerde een wetenschapper van het bedrijf Corning Glass Works een geschikt materiaal te vinden om op te nemen in isolatie voor elektrische onderdelen. Silicone werkte voor de toepassing vanwege het vermogen om onder hitte te stollen. Deze eerste commerciële ontwikkeling leidde ertoe dat siliconen op grote schaal werden vervaardigd.

Hoewel "siliconen" en "silicium" op dezelfde manier worden gespeld, zijn ze niet hetzelfde.

Siliconen bevatsilicium, een atoomelement met een atoomnummer van 14. Silicium is een natuurlijk voorkomend element met veel toepassingen, met name als een halfgeleiders in elektronica. Silicone, aan de andere kant, is door de mens gemaakt en geleidt geen elektriciteit, omdat het een is isolator. Siliconen kunnen niet worden gebruikt als onderdeel van een chip in een mobiele telefoon, hoewel het een populair materiaal is voor hoesjes voor mobiele telefoons.

'Silica', dat klinkt als 'silicium', verwijst naar een molecuul dat bestaat uit een siliciumatoom en twee zuurstofatomen. Kwarts is gemaakt van silica.

Er zijn verschillende vormen van siliconen, die verschillen in hun soort mate van verknoping. De mate van verknoping beschrijft hoe onderling verbonden de siliconenkettingen zijn, met hogere waarden die resulteren in een stijver siliconenmateriaal. Deze variabele verandert eigenschappen zoals de sterkte van het polymeer en zijn smeltpunt.

De vormen van siliconen, evenals enkele van hun toepassingen, zijn onder meer:

• Siliconenvloeistoffen, ook wel siliconenoliën genoemd, bestaan ​​uit rechte ketens van het siliconenpolymeer zonder verknoping. Deze vloeistoffen zijn gebruikt als smeermiddelen, verfadditieven en ingrediënten in cosmetica.
• Siliconen gels hebben weinig crosslinks tussen de polymeerketens. Deze gels worden gebruikt in cosmetica en als een actuele formulering voor littekenweefsel, omdat siliconen een barrière vormen die de huid helpt gehydrateerd te blijven. Siliconengels worden ook gebruikt als materiaal voor borstimplantaten en het zachte deel van sommige inlegzolen.
• Siliconen elastomeren, ook wel siliconenrubbers genoemd, bevatten nog meer crosslinks, wat een rubberachtig materiaal oplevert. Deze rubbers zijn gebruikt als isolatoren in de elektronica-industrie, afdichtingen in ruimtevaartvoertuigen en ovenwanten voor het bakken.
• Siliconen harsen zijn een stijve vorm van siliconen en met een hoge verknopingsdichtheid. Deze harsen zijn gebruikt in hittebestendige coatings en als weerbestendige materialen voor het beschermen van gebouwen.

Omdat siliconen chemisch inert en stabieler zijn dan andere polymeren, wordt niet verwacht dat het reageert met lichaamsdelen. Toxiciteit hangt echter af van factoren zoals blootstellingstijd, chemische samenstelling, dosisniveaus, type blootstelling, absorptie van de chemische stof en de individuele respons.

Onderzoekers hebben de mogelijke toxiciteit van siliconen onderzocht door te zoeken naar effecten zoals huidirritatie, veranderingen in het voortplantingssysteem en mutaties. Hoewel enkele soorten siliconen de menselijke huid kunnen irriteren, hebben studies aangetoond dat blootstelling aan standaardhoeveelheden siliconen doorgaans weinig tot geen nadelige effecten heeft.

• Silicone is een soort synthetisch polymeer. Het heeft een silicium-zuurstofruggengraat, met "zijketens" die bestaan ​​uit waterstof- en / of koolwaterstofgroepen die aan de siliciumatomen zijn gehecht.
• De silicium-zuurstofruggengraat maakt siliconen stabieler dan de polymeren met koolstof-koolstofruggen.
• Siliconen zijn duurzaam, stabiel en gemakkelijk te vervaardigen. Om deze redenen is het op grote schaal gecommercialiseerd en wordt het in veel alledaagse voorwerpen aangetroffen.
• Siliconen bevatten silicium, een natuurlijk voorkomend chemisch element.
• De eigenschappen van siliconen veranderen naarmate de verknopingsgraad toeneemt. Siliconenvloeistoffen, die geen verknoping hebben, zijn het minst stijf. Siliconenharsen, die sterk verknoopt zijn, zijn het meest stijf.

Freeman, G. G. 'De veelzijdige siliconen.' De nieuwe wetenschapper, 1958.

Nieuwe soorten siliconenhars openen bredere toepassingsgebieden, Marco Heuer, Paint & Coatings Industry.

“Silicone toxicologie."In Veiligheid van siliconenborstimplantaten, uitg. Bondurant, S., Ernster, V., en Herdman, R. National Academies Press, 1999.

'Siliconen.' De essentiële chemie-industrie.

Shukla, B., en Kulkarni, R. "Siliconenpolymeren: geschiedenis en chemie."

'The Technic verkent siliconen.' The Michigan Technic, vol. 63-64, 1945, pp. 17.

Wacker. Siliconen: verbindingen en eigenschappen.