Silicona
polímer inodor i incolor fet sobretot de silici From Wikipedia, the free encyclopedia
La silicona, en l'organosilici i la química dels polímers, és un polímer compost per unitats repetides de siloxà (−O−R2Si−O−SiR2−, on R = grup orgànic). Normalment són olis incolors o substàncies semblants al cautxú. Les silicones s'utilitzen en segelladors, adhesius, lubricants, medicaments, estris de cuina, aïllaments tèrmics i aïllaments elèctrics. Algunes formes habituals inclouen oli de silicona, greix, cautxú, resina i calafats.[1][2] La silicona és inerta i estable a altes temperatures, el que la fa útil a gran varietat d'aplicacions industrials, com lubricants, adhesius, impermeabilitzants, i en aplicacions mèdiques, com pròtesis valvulars cardíaques i implants de mames.
 | |
| Substància química | classe estructural d'entitats químiques |
|---|---|
| Altres | |
| resistència tèrmica | |
La silicona sovint es confon amb un dels seus elements constitutius, el silici, però són substàncies diferents.[3] El silici és un element químic, un metaloide semiconductor dur gris fosc, que en la seva forma cristal·lina s'utilitza per fer circuits integrats ("xips electrònics") i cèl·lules solars. Les silicones són compostos que contenen silici, carboni, hidrogen, oxigen i potser també altres tipus d'àtoms, i tenen moltes propietats físiques i químiques molt diferents.
Història
Frédéric Stanley Kipping va encunyar la paraula silicona el 1901 per descriure la fórmula del polidifenilsiloxà,Ph2SiO (Ph = fenil ,C6H5 ), per analogia amb la fórmula de la cetona benzofenona ,Ph2CO (el seu terme era originalment silicocetona). Kipping era molt conscient que el polidifenilsiloxà és polimèric [5] mentre que la benzofenona és monomèrica i va assenyalar les propietats contrastades dePh2SiO iPh2CO.[6][7] El descobriment de les diferències estructurals entre les molècules de Kipping i les cetones significa que la silicona ja no és el terme correcte (tot i que continua sent d'ús comú) i que el terme siloxà seria preferible segons la nomenclatura de la química moderna.[8]
James Franklin Hyde (nascut l'11 de març de 1903) va ser un químic i inventor nord-americà. Se l'ha anomenat el "Pare de les silicones" i se li atribueix el llançament de la indústria de la silicona als anys trenta. Les seves contribucions més destacades inclouen la seva creació de silicona a partir de compostos de silici i el seu mètode de fabricació de quars fos, un vidre d'alta qualitat que més tard s'utilitzarà en aeronàutica, telecomunicacions avançades i xips d'ordinador. El seu treball va portar a la formació de Dow Corning, una aliança entre la Dow Chemical Company i Corning Glass Works que es va crear específicament per produir productes de silicona.
Aquest material no va començar a ser rellevant fins que Staudinger, premi Nobel el 1953, va aconseguir les primeres polimeritzacions. Finalment, Rochow and Müller el 1945 van desenvolupar un mètode força ràpid per a preparar monòmers de silicona.[9]
Propietats físiques
- Gran elasticitat: això es deu al fet que l'enllaç Si-O-Si és molt flexible.
- Excel·lent resistència a la temperatura (de -80 °C a + 250 °C)
- Escassa absorció de la humitat
- Estabilitat dimensional
- Antiadherència
- Termoestable
Característiques
- Alta resistència a temperatures extremes.
- Mecànicament estable en un ampli espectre de temperatures.
- Excel·lent antiadherència.
- Apta per a forn, microones i rentavaixelles, i congelador.
- Resistent a l'aigua calenta, detergents i altres substàncies agressives.
- Inodora i insípida (depenent de la formulació).
- Hipoalergènica.
- Higiènica: no afavoreix el creixement de fongs o bacteris.
- Fàcil de netejar.
- No es fon.
- No s'oxida.
- No tòxica.
- Resistència als rajos ultraviolats, a l'ozó i als químics.
- Durabilitat enfront dels cicles de temperatura.
Síntesi de silicones
La reacció fonamental que segueix tota formació d'un polímer de silicona és:
La força directiu d'aquesta hidròlisi correspont a l'enllaç Si-O d'elevada energia:
E(Si-Cl)=381 kJ/mol
E(Si-O)=452 kJ/mol[10]
Depenent del tipus d'organometàl·lic, podrem obtenir més o menys llargada de polímer i també diferents ramificacions. Per tant, podem tenir diferents reactius:
Síntesi industrial
A la indústria s'utilitzen processos directes, com l'anomenat Rochow-Müller, per la producció de metilclorosilans (els reactius de la síntesi dels polímers de silicona):
MeCl + Si/Cu → MenSiCl4-n
On es treballa a temperatures de 300 °C i amb una proporció de 9:1 del catalitzador Si/Cu. El catalitzador augmenta la velocitat de la reacció degut a la polarització negativa del silici degut a la seva unió amb el Cu. Això provoca un augment considerable d'atac electrofílic al Si.
La producció de silicones a escala industrial també empra la hidròlisi de l'organoclorosilà, i per tant, empren tractaments tèrmics en presència de quantitats catalítiques de H₂SO₄, sovint després d'haver addicionat alguns agents d'encreuament. L'àcid catalític provoca que la reacció vagi cap a la formació d'uns certs productes, i l'agent d'encreuament s'addiciona al polímer en alguns espais d'aquest. Aquest fet és el que dona una gran varietat de propietats a les silicones.
Seguretat i medi ambient
Els compostos de silicona són omnipresents al medi ambient. Els compostos de silicona particulars, els siloxans cíclics D 4 i D 5, són contaminants de l'aire i l'aigua i tenen efectes negatius sobre la salut dels animals.[11] S'utilitzen en diversos productes de cura personal. L'Agència Europea de Substàncies Químiques va trobar que "D 4 és una substància persistent, bioacumulable i tòxica (PBT) i D 5 és una substància molt persistent i molt bioacumulable (vPvB)".[12][13] Altres silicones es biodegraden fàcilment, un procés que és accelerat per una varietat de catalitzadors, incloses les argiles.[14] Els silanediols i silanetriols resultants són capaços d'inhibir enzims hidrolítics com la termolisina, l'acetilcolinesterasa. No obstant això, les dosis necessàries per a la inhibició són en ordres de magnitud superiors a les resultants de l'exposició acumulada a productes de consum que contenen ciclometicona.[15][16]
Al voltant dels 200 graus centígrads, en una atmosfera que conté oxigen, el polidimetilsiloxà allibera traces de formaldehid, però quantitats menors que altres materials comuns com el polietilè.[17][18]. A aquesta temperatura, es va trobar que les silicones generaven menys formaldehid que l'oli mineral i els plàstics (menys de 3 a 48 μg CH 2 O/(g·hr) per a un cautxú de silicona d'alta consistència, enfront d'uns 400 μg CH 2 O/(g·hr) per a plàstics i oli mineral). Als 250 graus centígrads, s'ha trobat que totes les silicones produeixen grans quantitats de formaldehid (entre 1.200 i 4.600 μg CH 2 O/(g·hr)).[18]
Algunes persones desenvolupen al·lèrgies a la silicona o sensibilitat extrema[19] especialment després d'una exposició prolongada a certs tipus de productes de silicona com ara cosmètics, equips mèdics, incloses màscares CPAP [20][21] i dispositius mèdics implantats.[22][23]
Substàncies similars
Els compostos que contenen dobles enllaços silici-oxigen, ara anomenats silanones, però que podrien merèixer el nom de "silicona", s'han identificat durant molt de temps com a intermediaris en processos en fase gasosa com la deposició química de vapor en la producció de microelectrònica i en la formació de ceràmica per combustió.[24] No obstant això, tenen una forta tendència a polimeritzar en siloxans. La primera silanona estable va ser obtinguda el 2014 per A. Filippou i altres.[25]
Referències
Vegeu també
Enllaços externs
Wikiwand - on
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.