Lorsqu’il s’agit de matériaux avancés, le silicone est sans aucun doute un sujet brûlant. Le silicone est un type de matériau polymère contenant du silicium, du carbone, de l'hydrogène et de l'oxygène. Il est très différent des matériaux à base de silicium inorganique et présente d'excellentes performances dans de nombreux domaines. Examinons de plus près les caractéristiques, le processus de découverte et le sens d'application du silicone.
Différences entre le silicone et le silicium inorganique :
Premièrement, il existe des différences évidentes dans la structure chimique entre le silicone et le silicium inorganique. Le silicone est un matériau polymère composé de silicium et de carbone, d'hydrogène, d'oxygène et d'autres éléments, tandis que le silicium inorganique fait principalement référence aux composés inorganiques formés par le silicium et l'oxygène, tels que le dioxyde de silicium (SiO2). La structure à base de carbone du silicone lui confère élasticité et plasticité, ce qui le rend plus flexible dans son application. En raison des caractéristiques de la structure moléculaire du silicone, c'est-à-dire que l'énergie de liaison de la liaison Si-O (444 J/mol) est supérieure à celle de la liaison CC (339 J/mol), les matériaux silicones ont une résistance thermique plus élevée que les composés polymères organiques généraux.
Découverte du silicone :
La découverte du silicone remonte au début du 20e siècle. Au début, les scientifiques ont réussi à synthétiser le silicone en introduisant des groupes organiques dans des composés de silicium. Cette découverte a ouvert une nouvelle ère pour les matériaux silicones et a jeté les bases de leur large application dans l’industrie et la science. La synthèse et l'amélioration du silicone ont fait de grands progrès au cours des dernières décennies, favorisant l'innovation et le développement continus de ce matériau.
Silicones courants :
Les silicones sont une classe de composés polymères largement présents dans la nature et dans la synthèse artificielle, comprenant diverses formes et structures. Voici quelques exemples de silicones courants :
Polydiméthylsiloxane (PDMS) : Le PDMS est un élastomère de silicone typique, que l'on trouve couramment dans le caoutchouc de silicone. Il présente une excellente flexibilité et une stabilité à haute température et est largement utilisé dans la préparation de produits en caoutchouc, de dispositifs médicaux, de lubrifiants, etc.
Huile de silicone : L’huile de silicone est un composé de silicone linéaire avec une faible tension superficielle et une bonne résistance aux températures élevées. Couramment utilisé dans les lubrifiants, les produits de soins de la peau, les dispositifs médicaux et d'autres domaines.
Résine de silicone : La résine de silicone est un matériau polymère composé de groupes d'acide silicique présentant d'excellentes propriétés de résistance à la chaleur et d'isolation électrique. Il est largement utilisé dans les revêtements, les adhésifs, les emballages électroniques, etc.
Caoutchouc de silicone : le caoutchouc de silicone est un matériau de silicone semblable au caoutchouc avec une résistance aux températures élevées, une résistance aux intempéries, une isolation électrique et d'autres propriétés. Il est largement utilisé dans les bagues d'étanchéité, les manchons de protection de câbles et d'autres domaines.
Ces exemples montrent la diversité des silicones. Ils jouent un rôle important dans différents domaines et ont un large éventail d’applications allant de l’industrie à la vie quotidienne. Cela reflète également les caractéristiques diversifiées des silicones en tant que matériau haute performance.
Avantages en termes de performances
Comparé aux composés à chaîne carbonée ordinaires, l'organosiloxane (polydiméthylsiloxane, PDMS) présente des avantages de performance uniques, ce qui lui permet d'afficher d'excellentes performances dans de nombreuses applications. Voici quelques avantages en termes de performances de l'organosiloxane par rapport aux composés à chaîne carbonée ordinaires :
Résistance aux hautes températures : l’organosiloxane a une excellente résistance aux hautes températures. La structure des liaisons silicium-oxygène rend les organosiloxanes stables à haute température et difficiles à décomposer, ce qui présente des avantages pour son application dans des environnements à haute température. En revanche, de nombreux composés courants à chaîne carbonée peuvent se décomposer ou perdre leurs performances à des températures élevées.
Faible tension superficielle : L'organosiloxane présente une faible tension superficielle, ce qui lui confère une bonne mouillabilité et un bon pouvoir lubrifiant. Cette propriété rend l’huile de silicone (une forme d’organosiloxane) largement utilisée dans les lubrifiants, les produits de soins de la peau et les dispositifs médicaux.
Flexibilité et élasticité : La structure moléculaire de l'organosiloxane lui confère une bonne flexibilité et élasticité, ce qui en fait un choix idéal pour la préparation de matériaux en caoutchouc et élastiques. Cela permet au caoutchouc de silicone de bien fonctionner dans la préparation de bagues d'étanchéité, de composants élastiques, etc.
Isolation électrique : L'organosiloxane présente d'excellentes propriétés d'isolation électrique, ce qui le rend largement utilisé dans le domaine de l'électronique. La résine de silicone (une forme de siloxane) est souvent utilisée dans les matériaux d'emballage électronique pour fournir une isolation électrique et protéger les composants électroniques.
Biocompatibilité : L'organosiloxane présente une compatibilité élevée avec les tissus biologiques et est donc largement utilisé dans les dispositifs médicaux et les domaines biomédicaux. Par exemple, le caoutchouc de silicone est souvent utilisé pour préparer du silicone médical pour les organes artificiels, les cathéters médicaux, etc.
Stabilité chimique : Les organosiloxanes présentent une stabilité chimique élevée et une bonne résistance à la corrosion à de nombreux produits chimiques. Cela permet d'étendre son application dans l'industrie chimique, par exemple pour la préparation de réservoirs chimiques, de tuyaux et de matériaux d'étanchéité.
Globalement, les organosiloxanes ont des propriétés plus diverses que les composés à chaîne carbonée ordinaires, ce qui leur permet de jouer un rôle important dans de nombreux domaines tels que la lubrification, l'étanchéité, le médical et l'électronique.
Méthode de préparation des monomères organosiliciés
Méthode directe : synthétiser des matériaux organosiliciés en faisant réagir directement le silicium avec des composés organiques.
Méthode indirecte : préparer l’organosilicium par craquage, polymérisation et autres réactions de composés de silicium.
Méthode de polymérisation par hydrolyse : Préparer l'organosilicium par polymérisation par hydrolyse du silanol ou de l'alcool de silane.
Méthode de copolymérisation par gradient : Synthétiser des matériaux organosiliciés aux propriétés spécifiques par copolymérisation par gradient. 、
Tendance du marché des organosiliciés
Demande croissante dans les domaines de haute technologie : Avec le développement rapide des industries de haute technologie, la demande d'organosilicium doté d'excellentes propriétés telles que la résistance aux températures élevées, la résistance à la corrosion et l'isolation électrique augmente.
Expansion du marché des dispositifs médicaux : L'application du silicone dans la fabrication de dispositifs médicaux continue de se développer et, combinée à la biocompatibilité, elle ouvre de nouvelles possibilités dans le domaine des dispositifs médicaux.
Développement durable : L'amélioration de la conscience environnementale favorise la recherche de méthodes de préparation vertes de matériaux silicones, tels que le silicone biodégradable, pour parvenir à un développement plus durable.
Exploration de nouveaux domaines d'application : De nouveaux domaines d'application continuent d'émerger, tels que l'électronique flexible, les dispositifs optoélectroniques, etc., pour promouvoir l'innovation et l'expansion du marché du silicone.
Orientation et défis du développement futur
Recherche et développement de silicone fonctionnel :En réponse aux besoins de différentes industries, le silicone accordera plus d'attention au développement de fonctionnalités à l'avenir, telles que les revêtements de silicone fonctionnels, y compris des propriétés spéciales telles que des propriétés antibactériennes et conductrices.
Recherche sur le silicone biodégradable :Avec l’amélioration de la conscience environnementale, la recherche sur les matériaux silicones biodégradables deviendra une direction de développement importante.
Application de nano silicone: Utilisation de la nanotechnologie, recherche sur la préparation et l'application du nano silicone pour étendre son application dans les domaines de haute technologie.
Écologisation des méthodes de préparation: Pour les méthodes de préparation du silicone, une plus grande attention sera portée à l'avenir aux voies techniques vertes et respectueuses de l'environnement afin de réduire l'impact sur l'environnement.
Heure de publication : 15 juillet 2024