Википедија

Silikon

Silikon (polisiloksan) je polimer koji se proizvodi kao fluid smole ili elastomera. Delimično je organsko jedinjenje ali ne sadrži ugljenik, već se sastoji od naizmeničnih atoma silicijuma i kiseonika. Kod većine silikona, dve organske grupe vezuju se za svaki atom silicijuma.[1][2]

Silikon

Silikonski fluid koristi se kao implant za grudi, kao lepak, maziva, za izolaciju od vode. Silikonska guma se koristi kao električni izolator, kao materijal za zaptivanje, kao komponenta automobilskog motora, za laminaciju staklene tkanine i kao hirurška membrana i implant.[3]

Hemija uredi

 
Hemijska struktura silicijum polidimetilsiloksana (PDMS).

Preciznije naziv je polimerizovani siloksani ili polisiloksani.[4] Silikoni se sastoje od neorganskog silicijum-kiseoničnog glavnog lanca (⋯-Si-O-Si-O-Si-O-⋯) sa organskim bočnim grupama vezanim za atome silicijuma. Atomi silicijuma su tetravalentni. Silikoni su polimeri formirani od neorgansko-organskih monomera. Silikoni imaju opštu formulu [R2SiO]n, gde je R organska grupa kao što je alkil (metil, etil) ili fenil grupa.

U nekim slučajevima, organske bočne grupe se mogu koristiti za vezivanje dva ili više tih -Si-O- glavnih lanaca zajedno. Varirajući dužinu -Si-O- lanaca, bočne grupe, i stepen unakrsnog vezivanja, silikoni se mogu sintetisati sa širokim varijetetom svojstava i kompozicija. Oni mogu da variraju u konzistenciji od tečnosti do gela do gume i do tvrde plastike. Najčešći silikon je linearni polidimetilsiloksan (PDMS), silikonsko ulje. Jedna druga velika grupa silikonskih materijala je bazirana na silikonskim rezinima, koji se formiraju od razgranatih oligosiloksana, kao i onih u obliku kaveza.

Terminologija i istorija uredi

F. S. Kiping je skovao reč silikon 1901. godine da bi opisao polidifenilsiloksan po analogiji sa formulom jedinjenja, Ph2SiO (Ph označava fenil, C6H5), sa formulom ketonskog benzofenona, Ph2CO (njegov termin je originalno bio silikoketon).[5] Kiping je znao da je polidifenilsiloksan polimer, dok je benzofenon monomer, i zapaziko je da Ph2SiO i Ph2CO imaju veoma različita hemijska svojstva.[1][2] Otkriće strukturnih razlika između Kipingovih molekula i ketona je značilo da silikon više nije bio korektan termin (mada se zadržao u svakodnevnoj upotrebi) i da je termin siloksan korektan prema nomeklaturi moderne hemije.[6]

Silikon se ponekad pogrešno naziva silicijumom. Hemijski element silicijum je kristalni metaloid koji nalazi široku primenu u računarima i drugoj elektronoj opremi. Mada silikoni sadrže atome silicijuma, oni isto tako sadrže ugljenik, vodonik, kiseonik, a neke vrste sadrže i druge atome, i imaju fizička i hemijska svojstva koja su veoma različita od elementarnog silicijuma.

Prava silikonska grupa sa dvostrukom vezom između kiseonika i silicijuma se veoma retko javlja u prirodi. Atomi silicijuma obično formiraju jednostruke veze sa svakim od dva atoma kiseonika, umesto dvostruke veze sa jednim atomom kiseonika. Polisiloksani su među mnogobrojnim supstancama poznatim kao silikoni.

Molekuli koji sadrže dvostruke veze između silicijuma i kiseonika postoje i nazivaju se silanonima, ali su veoma reaktivni. Uprkos toga, silanoni su važni kao intermedijari u procesima u gasnoj fazi hemijske parne depozicije u produkciji mikroelektronike, i u formiranju keramike putem sagorevanja.[7]

Sinteza uredi

Najzastupljeniji materijali su bazirani na polidimetilsiloksanu, koji se formira hidrolizom dimetildihlorosilana. Ovaj dihlorid reaguje sa vodom na sledeći način:

n Si(CH3)2Cl2 + n H2O → [Si(CH3)2O]n + 2n HCl

Polimerizacija tipično proizvodi linearne lance završene sa Si-Cl ili Si-OH (silanol) grupama. Pod različitim uslovima polimer je cikličan, umesto otvorenog lanca.[3]

Za potrošačke primene kao što su zaptivači silil acetati se koriste umesto silil hlorida. Hidrolizom acetata se formira manje opasna sirćetna kiselina (kiselina prisutna u sirćetu) kao reakcioni proizvod znatno sporijeg procesa očvršćavanja. Ova hemija se koristi u mnogim vidovima potrošačkih primena, kao što su silikonski zaptivači i adhezivi.

Grananje i unakrsno vezivanje u polimernim lancima se mogu uvesti koristeći organosilikonske prekurzore sa manjim brojem alkil grupa, kao što su metiltrihlorosilan i metiltrimetoksisilan. Idealno, svaki molekul takvog jedinjenja postaje tačka grananja. Taj proces se može koristiti za pravljenje tvrdih silikonskih smola. Slično tome, prekurzori sa tri metil grupe se mogu koristiti za ograničavanje molekulske težine, pošto takav molekul ima samo jedno reaktivno mesto i stoga može da formira kraj siloksanskog lanca.

Sagorevanje uredi

Kad silikon sagoreva na vazduhu ili kiseoniku, on formira čvrsti silikon (silikon dioksid) (SiO2) u vidu velog praha, čađi, i raznih gasova. Taj prah koji se lako raspršuje se ponekad naziva silikonskim dimom.

Primene uredi

Čvrsto gorivo uredi

Veziva na bazi polidimetilsiloksana (PDMS) zajedno sa amonijum perhloratom (NH4ClO4) se koriste kao brzo sagorevajuća čvrsta goriva u raketama.[8]

Elektronika uredi

Upotreba silikona u elektronici nije bez problema. Silikoni su relativno skupi i mogu biti napadnuti pojedinim rastvaračima. Silikon lako migrira kao tečnost ili para na druge komponente. Kontaminacija silikonom na električnim kontaktima prekidača može dovesti do kvarova izazivanjem povećanja otpora kontakta, često kasno u životnom veku kontakta, dugo nakon završetka testiranja.[9][10] Upotreba proizvoda u vidu spreja na bazi silikona u elektronskim uređajima tokom održavanja ili popravci može izazvati kasnije kvarove.

Nakit uredi

Silikon je popularna alternativa tradicionalnim metalima (kao što su srebro i zlato) u nakitu, posebno prstenju. Silikonski prstenovi se obično nose u profesijama gde metalni prstenovi mogu dovesti do povreda, kao što su usled električne provodljivosti i avulzije prstena.[11][12] Sredinom 2010-ih, neki profesionalni sportisti su počeli da nose silikonske prstenove kao alternativu tokom utakmica.[13]

Medicina i estetska hirurgija uredi

Silikon se koristi u mikrofluidima, zaptivkama, poklopcima i drugim aplikacijama koje zahtevaju visoku biokompatibilnost. Pored toga, u obliku gela se koristi u zavojima i oblogama, grudnim implantatima, implantatima testisa, pektoralnim implantatima, kontaktnim sočivima i raznim drugim medicinskim upotrebama.

Nedozvoljene injekcije kozmetičkog silikona mogu izazvati hroničnu i definitivnu silikonsku difuziju krvi sa dermatološkim komplikacijama.[14]

Adicioni i kondenzacioni (npr. polivinil siloksan) silikoni nalaze široku primenu kao materijal za zubne otiske zbog svojih hidrofobnih svojstava i termičke stabilnosti.[15][16][17]

Proizvodnja i marketing uredi

Vodeći svetski proizvođači silikonskih osnovnih materijala svrstavaju se u tri regionalne organizacije: Evropskom silikonskom centru (CES) u Briselu, Belgija; Savet za zdravlje i bezbednost životne sredine (SEHSC) u Herndonu, Virdžinija, SAD; i Udruženje silikonske industrije Japana (SIAJ) u Tokiu, Japan. Dau Korning Silikons, Evonik Industrije, Momentivni performantni meterijali, Miliken i Kompanija (SiVance Specialty Silicones), Šin-Ecu Silikoni, Vaker Čemi, Blustar Silikoni, JNC korporacija, Vaker Asahikasej Silikon i Dau Korning Toraj predstavljaju kolektivno članstvo ovih organizacija. Četvrta organizacija, Globalni silikonski savet (GSC) deluje kao krovna struktura nad regionalnim organizacijama. Sve četiri organizacije su neprofitne, nemaju komercijalnu ulogu; njihove prvenstvene misije su da promovišu bezbednost silikona iz perspektive zdravlja, bezbednosti i životne sredine. Dok se evropska hemijska industrija priprema za implementaciju Zakona o registraciji, evaluaciji i autorizaciji hemikalija (REACH), CES predvodi formiranje konzorcijuma[18] proizvođača i uvoznika silikona, silana i siloksana kako bi olakšao pristup podacima i omogućio uvid u troškove.

Razmišljanja o bezbednosti i životnoj sredini uredi

Silikonska jedinjenja su rasprostranjena u životnoj sredini. Posebna jedinjenja silikona, ciklični siloksani D4 i D5, su zagađivači vazduha i vode i negativno utiču na zdravlje ispitivanih životinja.[19] Silikonska jedinjenja se koriste se u raznim proizvodima za ličnu negu. Evropska agencija za hemikalije otkrila je da je „D4 perzistentna, bioakumulativna i toksična (PBT) supstanca, a D5 veoma postojana, veoma bioakumulativna (vPvB) supstanca“.[20][21] Drugi silikoni se lako biorazgrađuju, što je proces koji se ubrzava raznim katalizatorima, uključujući glinu.[3] Pokazalo se da ciklični silikoni uključuju pojavu silanola tokom biorazgradnje kod sisara.[22] Dobijeni silandioli i silantrioli su sposobni da inhibiraju hidrolitičke enzime kao što su termolizin, acetiholinesteraza. Međutim, doze potrebne za inhibiciju su više redova veličine veće od onih koje su rezultat akumulirane izloženosti potrošačkim proizvodima koji sadrže ciklometikon.[23][24]

Na oko 200 200 °C (392 °F) u atmosferi koja sadrži kiseonik, PDMS oslobađa tragove formaldehida (ali manje količine od drugih uobičajenih materijala kao što je polietilen.[25][26]) Na ovoj temperaturi, utvrđeno je da silikoni imaju manje stvaranje formaldehida od mineralnog ulja i plastike (manje od 3 do 48 µg CH2O/(g·hr) za silikonsku gumu visoke konzistencije, u odnosu na oko400 µg CH2O/(g·hr) za plastiku i mineralno ulje). Do 250 °C (482 °F), otkriveno je da svi silikoni proizvode velike količine formaldehida (1,200 to 4,600 µg CH2O/(g·hr)).[26]

Reference uredi

  1. ^ a b Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II izd.). Oxford: Butterworth-Heinemann. str. 362. ISBN 0080379419. 
  2. ^ a b Kipping, Frederick; Lloyd, L. L. (1901). „XLVII.-Organic derivatives of silicon. Triphenylsilicol and alkyloxysilicon chlorides”. J. Chem. Soc., Trans. 79: 449—459. doi:10.1039/CT9017900449. 
  3. ^ a b v Moretto, Hans-Heinrich; Schulze, Manfred; Wagner, Gebhard (2000). „Silicones”. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 3527306730. doi:10.1002/14356007.a24_057. 
  4. ^ Rösch, Lutz; John, Peter; Reitmeier, Rudolf (2000). „Silicon Compounds, Organic”. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. San Francisco: John Wiley and Sons. ISBN 3527306730. doi:10.1002/14356007.a24_021. 
  5. ^ K.L. Mittal, A. Pizzi (2009). Handbook of Sealant Technology. CRC Press. str. 27. ISBN 978-0-8493-9162-0. 
  6. ^ Mark, Allcock & West 2005, str. 155
  7. ^ Khabashesku, V. N.; Kerzina, Z. A.; Kudin, K. N.; Nefedov, O. M. (1998). „Matrix isolation infrared and density functional theoretical studies of organic silanones, (CH3O)2Si=O and (C6H5)2Si=O”. J. Organomet. Chem. 566 (1–2): 45—59. doi:10.1016/S0022-328X(98)00726-8. 
  8. ^ Eisele, Siegfried; Gerber, Peter; Menke, Klaus (jun 2002). <161::aid-prep161>3.0.co;2-4 „Fast Burning Rocket Propellants Based on Silicone Binders – New Aspects of an Old System”. Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 27 (3): 161. ISSN 0721-3115. doi:10.1002/1521-4087(200206)27:3<161::aid-prep161>3.0.co;2-4. 
  9. ^ Paul G. Slade (1999). „16.4.1”. Electrical Contacts: Principles and Applications. CRC Press. str. 823. ISBN 978-0-8247-1934-0. Arhivirano iz originala 2017-12-18. g. 
  10. ^ W. Witter; R. Leiper (1979). „A Comparison for the Effects of Various Forms of Silicon Contamination on Contact Performance”. IEEE Transactions on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology. 2: 56—61. doi:10.1109/TCHMT.1979.1135411. 
  11. ^ Ashley, Sarah (1. 8. 2018). „Is the Silicone Ring Trend Here to Stay?”. 
  12. ^ Chen, Connie. „A ton of couples are skipping the fancy wedding rings and opting for these $20 rubber bands instead — here's why”. Insider. 
  13. ^ „The (wedding) ring's the thing: Silicone bands a growing trend in NFL”. ESPN.com. 29. 9. 2016. 
  14. ^ Bertin, Chloé; Abbas, Rachid; Andrieu, Valérie; Michard, Florence; Rioux, Christophe; Descamps, Vincent; Yazdanpanah, Yazdan; Bouscarat, Fabrice (1. 1. 2019). „Illicit massive silicone injections always induce chronic and definitive silicone blood diffusion with dermatologic complications”. Medicine. 98 (4): e14143. PMC 6358378  . PMID 30681578. doi:10.1097/MD.0000000000014143 — preko journals.lww.com. 
  15. ^ „The many uses of dental impression silicone”. 19. 7. 2022. Pristupljeno 16. 1. 2023. 
  16. ^ Ferracane, Jack L. (2001). Materials in dentistry : principles and applications (2nd izd.). Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 0-7817-2733-2. OCLC 45604030. 
  17. ^ Sturdevant's art and science of operative dentistry. André V. Ritter, Clifford M. Sturdevant (7 izd.). St. Louis. 2018. ISBN 978-0-323-47858-8. OCLC 1124496192. 
  18. ^ „REACH consortium”. Reach.silicones.eu. Arhivirano iz originala 2012-03-15. g. Pristupljeno 2012-02-28. 
  19. ^ Bienkowski, Brian (30. 4. 2013). „Chemicals from Personal Care Products Pervasive in Chicago Air”. Scientific American. Arhivirano iz originala 20. 6. 2015. g. Pristupljeno 8. 4. 2015. 
  20. ^ European Chemicals Agency. „Committee for Risk Assessment concludes on restricting D4 and D5”. European Chemicals Agency. Pristupljeno 28. 8. 2018. 
  21. ^ „ECHA classifies cyclic siloxanes as SVHCs”. Food Packaging Forum Foundation. 25. 6. 2018. Pristupljeno 28. 8. 2018. 
  22. ^ S. Varaprath, K. L. Salyers, K. P. Plotzke and S. Nanavati: "Identification of Metabolites of Octamethylcyclotetrasiloxane (D4) in Rat Urine", Drug Metab Dispos 1999, 27, 1267-1273.
  23. ^ S. M. Sieburth, T. Nittoli, A. M. Mutahi and L. Guo: Silanediols: a new class of potent protease inhibitors, Angew. Chem. Int. Ed. 1998, volume 37, 812-814.
  24. ^ M. Blunder, N. Hurkes, M. List, S. Spirk and R. Pietschnig: Silanetriols as in vitro AChE Inhibitors, Bioorg. Med. Chem. Lett. 2011, volume 21, 363-365.
  25. ^ Hard, Dave. „Dielectric Fluids for Transformer Cooling — History and Types”. General Electric. Arhivirano iz originala 2016-07-19. g. 
  26. ^ a b David C. Timpe Jr. Formaldehyde Generation from Silicone Rubber Arhivirano 2015-04-27 na sajtu Wayback Machine Arlon

Literatura uredi

Spoljašnje veze uredi

 
Silikon na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Силикон&oldid=27552814”