Технология производства силикона

Силикон – основной материал XXI века

Что неспециализированного между губкой и авиалайнером для мытья посуды, автомобилем и контактными линзами, телефоном и космической станцией? Все эти механизмы, вещи и устройства содержат в себе силикон.

Он бывает жидким как вода либо жёстким как стекло – полиорганосилоксан либо просто силикон, согласно точки зрения многих научных специалистов, есть главным материалом XXI века, кардинально поменявшим нашу жизнь. Любое соединение, имеющее в составе кремний возможно отнести к силиконам. Фактически от английского названия кремния Silicon и берет наименование вся группа силиконовых материалов.

Силиконы имеют колоссальное значение в современной индустрии. В случае если взглянуть около себя, то фактически какой бы предмет современного мира мы не заметили, любой из них имеет в своем составе силикон.

Кислород и кремний являются самыми распространенными элементами на Земле. Кварц, горный хрусталь и простой речной песок – везде в базе кремний, природные запасы которого громадны и неизменно пополняются, соответственно, и ресурс для получения силиконов фактически неисчерпаем.

Из таковой силиконовой лепешки, методом вулканизации возможно сделать силиконовый материал с любыми свойствами.

Чтобы выяснить, отчего так популярен данный материал, необходимо рассмотреть его на самом глубоком молекулярном уровне.

К основной цепочке кремний-кислород-кремний (Si-O-Si) смогут присоединяться фактически каждые элементы и в любой последовательности. Это возможно и нелинейная структура, и молекулярная решетка. Свойство организовывать множество разных вариантов химической связи – необыкновенные свойства силикона.

Силиконовые материалы появляются благодаря сочетанию, казалось бы, несочетаемых элементов, благодаря чему они владеют особенными свойствами. Как раз силиконы владеют высоким и весьма хорошим диапазоном температур – от -120 до +300 градусов. Наряду с этим от -60 до +200 работает любой кроме того самый распространённый вид этого материала.

Резкий перепад между этими температурными отметками – экстремальные условия для весьма многих материалов. Но лишь не для силиконов, что весьма легко проверить. Температура кипения воды 100 градусов и мгновенный перепад до нуля (момента образования льда) не оставляет на примерах силикона ни следа. Эта свойство силиконов сделала их незаменимыми в авиации.

Самолет весьма наглядный пример. В то время, когда он летит на высоте 10 тыс. метров, где температура -60 градусов, а садится в аэропорту, где +30-50 градусов, то силиконовые детали никак не реагируют на такие резкие перепады температур и он их с легкостью выдерживает и подобающим образом уплотняет всё что необходимо.

Поразительно качественная герметичность современных самолетов достигается за счет силиконовых прокладок.

Силиконы додают кроме того в авиационные масла и резину для шасси, а в двигателях самолета – силиконовые прокладки и уплотнители. В кабине пилота силиконовые кнопки на панели управления, а все швы конструкции самолета полностью герметичны кроме этого за счет силикона.

Герметики на базе силикона употребляются и в строительных работах. Ими превосходно герметизируют окна. Вся нынешняя оконная промышленность, изготавливающая пластиковые окна смогла встать лишь вследствие того что появилась такая возможность мгновенной герметизации вставляемых стеклопакетов. Причем делать это весьма надежно и долгосрочно.

Технология производства силикона

Применение силикона в строительных работах.

Вне зависимости от внешнего вида и области применения, исходное сырье для всех силиконовых изделий выглядит одинаково – это неизменно жидкость. Наряду с этим силикон легко делается жёстким материалом, который возможно легко шлифовать, полировать, вырезать и по большому счету обрабатывать как угодно. Кроме этого силикон возможно резиноподобным – мягким и эластичным, который возможно с легкостью сжимать, сгибать и растягивать.

То, каким будет силикон, всецело зависит от катализатора. Первый этап – получение силиконовых жидкостей, масел и силиконовых каучуков. Наряду с этим на базе последнего возможно получать разнообразные уплотнители(кольца, клапаны), протезы и различные виды жидких и жёстких силиконов, каковые Вы имеете.

Жидкое сырье принимает нужную форму по окончании сотрудничества с катализатором и пока оно не остыло, будущий силикон возможно окрасить в каждые цвета. Завершающая стадия – вулканизация, в то время, когда под действием тёплого воздуха силиконовая масса твердеет, принимая вид готового изделия.

Технология производства силикона

Простые кольца из силикона различных цветов.

Температура вулканизации силикона – верхний предел обычной работы будущего изделия. По завершению вулканизации форма и свойства материала будут уже постоянны, исходя из этого в вулканизатор масса поступает уже сформированная.

А сам процесс формовки называется – экструзией и сильно напоминает работу простой мясорубки. Силиконовая смесь загружается в аппарат, замечательный спиральный поршень которого практически выдавливает силикон в имеющееся отверстие, воображающее собой профиль будущего изделия. Дабы сделать деталь другой формы, необходимо всего лишь поменять насадку профиля. Как раз так производятся всевозможные медицинские трубки и зонды, шланги гидравлических систем, изоляционные ленты для печей и бытовой техники, которая на данный момент практически вся укомплектована силиконом.

К примеру, кофемашина. Отсеки для кофейных зерен в ней изолируются силиконом для сохранения запаха и вкуса свежего кофе. Кроме того в губке для мытья посуды присутствует силикон – он сделана из пенополиуретана, который и снабжает ей такую пористую структуру. И в случае если присмотреться, то станет видно, что пузырьки губки фактически однообразные и расположены ровно относительно друг друга. Это заслуга силиконов, каковые могут контролировать вспенивание.

Пена образуется при получении самых различных веществ – при переработке нефти, в целлюлозно-бумажной индустрии и т.д. И чем больше пены, тем меньше пространства фактически для продукта. А дабы её уничтожить необходимо убрать оттуда те частицы, каковые заставляют не лопаться пузырькам газа, а будет в спенено-воздушном состоянии.

Но как это работает? Один из самых наглядных примеров – сочетание простой воды и растительного масла. За счет отличия в плотности этих жидкостей, они постоянно будут оставаться независимыми слоями. Кроме того в случае если их смешать, вода и масло снова весьма быстро разделятся. Вынудить столь различные молекулы смешаться может вынудить эмульгатор – поверхностно-активное вещество, стабилизирующее эмульсии.

Лишь тогда случится равномерное распределение благодаря тому, что между жидкостями будет находиться эмульгатор. Но в случае если его убрать, то снова случится схлопывание данной системы – частички масла и воды раздельно соединяются между собой и два слоя получаются снова поделёнными.

Подобным образом силиконовые материалы действуют на отдельные компоненты пенистых веществ, в буквальном смысле контролируя диаметр пузырьков. за счет этих свойств силикон учувствует фактически в любом производстве из пенополиуретана, будь то губка для посуды либо оплетка для автомобильного руля.

Кстати, в автопрома силикон также успел занять прочные позиции. Скажем в автомобильных прокладках, он употребляется из-за своей способности хорошо сжиматься, благодаря чему он демпфирует всё, а это разрешает лучше сохранять авто.

Силиконовая оплетка для автомобильного руля оказывает помощь при вождении за счет лучшего сцепления рук с ободом рулевого колеса.

Продолжительный срок работы силиконовых деталей в автомобиле снабжает не только устойчивость к деформации. Дело в том, что автомобильные силиконы не чувствительны к маслам и бензинам. Это свойство им снабжают особые катализаторы.

По большому счету видов силиконовой резины довольно много, но отличие между ними – внешний вид, плотность, комплект свойств и т.д. проявляются лишь по окончании вулканизации. Этап высокотемпературной вулканизации достаточно маленький – в среднем всего 10-15 мин действия. Время выдержки зависит от типа резины и её назначения. К различным резинам предъявляются различные требования и для каждой имеется свои правильные технические условия – легко ли рвется, хорошо ли растягивается, каков показатель её твердости и другое.

Показатель твердости говорит о способности держать форму. К примеру, на дистанционном пульте от телевизора через чур мягкие кнопки будут западать, а через чур жёсткие не хорошо нажиматься. Но по-настоящему твёрдую диагностику проходит так называемая изоляторная резина. Так как она обязана помогать долго и проводить опробования в течение всего предполагаемого периода её работы сложно, то условия на протяжении опробования значительно более экстремальные, чем в действительности.

На образцы силиконовой резины воздействуют током с напряжением в 3000-4000 Вольт – такая нагрузка сравнима с ударом молнии. С тыльной стороны на резиновые пластинки подается разрушающий раствор хлорид омония для усиления действия тока. Опробование продолжается 6 часов, по окончании чего оценивается степень повреждения силикона. И чем меньше действия окажет проходящий ток на пластину – тем лучше резина.

Подобная обстановка вряд ли случится в реальности. В это же время, некоторым силиконам приходится работать лишь в экстремальном режиме – к примеру, в открытом космосе. И это уже настоящие высокие технологии и производство для того чтобы силикона особенное. Он способен выдерживать немыслимые температуры и используется в качестве смазки в открытом космосе, а также в гидравлических системах, применяемых в космической технике.

Первые шаги человека на Луне произошли благодаря силикону – как раз из него были сделаны ботинки космонавтов. Новая разработка, которая разрешит сделать космос чуть ближе – это получение из силикона сверхтвердых и сверхжаропрочных материалов.

Но качественные жаропрочные материалы необходимы не только в космосе. Металлургия, автомобильная и пищевая промышленность тесно связаны с высокими температурами и это уже не много, а тысячи градусов. Но силиконам и это по плечу.

Новые созданные материалы владеют неповторимой термостойкостью – до 1500 градусов и больше. Так, отечественная разработка на базе силикона владеет потрясающими теплоизоляционными свойствами. В то время, когда на одной стороне примера температура превышает отметку в 1500 градусов, на его другой остается чуть выше комнатной. Таковой материал может стать настоящей защитой, к примеру, для легкоплавких металлов.

Совсем сравнительно не так давно в России начали создавать еще один вид силикона, основная задача которого – защита. Новая силиконовая резина способна в буквальном смысле выручать жизни людей. В метро, аэропортах, вокзалах при какой-то экстренной ситуации не меньше 3-х часов помещения должны снабжаться электроэнергией. И эта резина, изолирующая провод, не выделяет вредные вещества при пожаре, а напротив образует достаточно крепкий керамический слой, который разрешает отработать проводу как минимум несколько часов и предохраняет электрические провода от замыкания.

Практически силиконам возможно придать каждые свойства – вплоть до самых немыслимых. Но сделать это возможно лишь на этапе работы с сырьем, потому, что готовый силиконовый продукт, прошедший вулканизацию био и химически инертным, другими словами не образует новые химические связи. Как раз исходя из этого силиконам не страшны многие агрессивные среды.

Технология производства силикона

Силиконы легко выдерживают короткий контакт с концентрированными кислотами и щелочами. А в их не сильный растворах смогут находиться фактически вечно, снова же, не теряя наряду с этим своих свойств.

Как раз за счет своей инертности силиконы широко применяются в медицине. В организме нет для того чтобы места и органа который запрещено бы было либо временно заменить либо оказать помощь ему работать благодаря силикону.

Медицинский силикон производится посредством платиновых катализаторов. Наличие драгоценного металла делает силикон полностью надёжным для человека. В биологической среде в которой смогут находиться импланты и протезы из силиконовой резины либо куда временно помещены какие-то устройства либо инструменты (зонды, дренажи) не приводят к в организме и совсем нетоксичны.

Силиконовые грудные имплантанты осчастливили тысячи дам в мире и принесли огромную славу материалу, из которого они изготовлены.

Технология производства силикона

В частности, применение силикона существенно снижает возможность происхождения осложнений по окончании операции. Кстати, кое-какие виды медицинских силиконов не требуют больших температур в производстве. Стадия их вулканизации (закрепление формы) проходит при комнатной температуре.

Благодаря силикону докторам удалось победить самое популярное старческое заболевание. С возрастом у человека теряется зрение и происходит это главным образом из-за помутнения хрусталика. Сейчас доктора ставят таким больным силиконовые хрусталики. В первый раз такая операция была произведена нашим соотечественником известным офтальмологом Святославом Федоровым, который благодаря неестественному хрусталику мгновенно возвращал пожилым людям зрение.

Технология производства силикона

Но силикон оказывает помощь вернуть зрение не только при своевременном вмешательстве. Контактные линзы кроме этого складываются из силикона. Не обращая внимания на кажущуюся хрупкость, такие линзы достаточно прочные. При верном подборе, узкие силикон-гидрогелевые линзы не наносят никакого вреда глазам.

А мизерное присутствие платины придает силикону и заживляющие свойства. От ожогов и шрамов возможно легко избавиться при помощи силиконового пластыря, каковые уже достаточно давно были созданы русскими учеными. Они отлично оказывают помощь при ожогах, для разглаживания келоидных швов по окончании ожогов и операций.

Если Вы случайно взяли несерьезный ожог, то достаточно на место ожога наложить полосочку силиконового пластыря. И уже спустя весьма маленькое время Вы найдёте, что никаких следов от ожога у Вас больше нет.

Наряду с этим, силиконовый пластырь возможно снимать, мыть и наклеивать заново. Возможно, скажем, снимать на ночь либо е носить круглосуточно до полноценного результата. Один пластырь моет проходить службу в течении 2-3 месяцев, что если сравнивать с пластырем простым – настоящий рекорд.

Но, долговечностью могут похвалиться фактически все силиконы. Под водой и в открытом космосе, на кухонном столе и в людской организме – силиконы везде работают весьма долго и одинаково надежно. И «Наверное,» силикон лишь начинает свое грандиозное шествие по планете.

Ученые обещают уже в скором будущем взять силикон, выдерживающий температуру более 3000 градусов. Таковой материал обгонит по жаростойкости титан и это уже не думается немыслимым. Силикон открывает столь заманчивые возможности, что возможно не сомневаться – новые открытия с его активным участием прейдет скоро.