Wat is siliconen?

Het synthetische polymeer wordt gebruikt in inlegzolen, borstimplantaten en deodorant

Blanchi Costela/Getty Images.

Siliconen zijn een soort synthetischpolymeer, een materiaal gemaakt van kleinere, herhalende chemische eenheden genaamd monomeren die in lange ketens met elkaar verbonden zijn. Silicone bestaat uit een silicium-zuurstof ruggengraat, met zijketens bestaande uit waterstof- en/of koolwaterstofgroepen die aan de siliciumatomen vastzitten. Omdat de ruggengraat geen koolstof bevat, wordt siliconen beschouwd als een 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 om 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 vereisen. De zijketens, die meestal bestaan ​​uit: methyl- groepen, maken het ook moeilijk voor siliconen om te reageren met andere chemicaliën en voorkomen dat het aan veel oppervlakken blijft kleven. Deze eigenschappen kunnen worden aangepast door de chemische groepen die aan de silicium-zuurstof-ruggengraat zijn bevestigd te veranderen.

Siliconen in het dagelijks leven

Silicone is duurzaam, gemakkelijk te vervaardigen en stabiel bij een groot aantal chemicaliën en temperaturen. Om deze redenen is siliconen sterk gecommercialiseerd en wordt het in veel industrieën gebruikt, waaronder de auto-industrie, de 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 gevonden deodorants.

Ontdekking van siliconen

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

Kipping was veel meer geïnteresseerd in het verzamelen van waarnemingen over deze verbindingen dan in het uitzoeken hoe ze precies werkten. Hij besteedde vele jaren 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 voor isolatie van elektrische onderdelen. Siliconen 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.

Siliconen vs. Silicium vs. Silica

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

siliconen bevat silicium , een atomair element met een atoomnummer van 14. Silicium is een natuurlijk voorkomend element met veel toepassingen, met name als a halfgeleiders op het gebied van elektronica. Siliconen daarentegen zijn door de mens gemaakt en geleiden geen elektriciteit, omdat het een 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 dat is verbonden met twee zuurstofatomen. Kwarts is gemaakt van silica.

Soorten siliconen en hun gebruik

Er zijn verschillende vormen van siliconen, die variëren in hun mate van verknoping . De mate van verknoping beschrijft hoe de siliconenketens met elkaar zijn verbonden, waarbij hogere waarden 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, omvatten:

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. Siliconengelshebben weinig verknopingen tussen de polymeerketens. Deze gels zijn 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 sommigeschoen inlegzolen. Siliconenelastomeren, ook wel siliconenrubbers genoemd, bevatten nog meer verknopingen, waardoor een rubberachtig materiaal ontstaat. Deze rubbers worden gebruikt als isolatoren in de elektronica-industrie, afdichtingen in ruimtevaartvoertuigen en ovenwanten voor het bakken. Siliconenharsenzijn een stijve vorm van siliconen en met een hoge verknopingsdichtheid. Deze harsen worden gebruikt in hittebestendige coatings en als weerbestendige materialen voor de bescherming van gebouwen.

Siliconen toxiciteit

Omdat siliconen chemisch inert en stabieler zijn dan andere polymeren, wordt niet verwacht dat het met delen van het lichaam reageert. 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 potentiële toxiciteit van siliconen onderzocht door te zoeken naar effecten zoals huidirritatie, veranderingen in het voortplantingssysteem en mutaties. Hoewel een paar soorten siliconen de menselijke huid kunnen irriteren, hebben onderzoeken aangetoond dat blootstelling aan standaardhoeveelheden siliconen doorgaans weinig tot geen nadelige effecten heeft.

Belangrijkste punten

• Silicone is een soort synthetisch polymeer. Het heeft een silicium-zuurstof-ruggengraat, met zijketens bestaande uit waterstof- en/of koolwaterstofgroepen die aan de siliciumatomen zijn bevestigd.
• De silicium-zuurstof ruggengraat maakt siliconen stabieler dan de polymeren die koolstof-koolstof ruggengraat hebben.
• Silicone is 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 vernettingsgraad toeneemt. Siliconenvloeistoffen, die geen verknoping hebben, zijn het minst stijf. Siliconenharsen, die een hoge mate van verknoping hebben, zijn het meest stijf.

bronnen

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

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

Toxicologie van siliconen. In Veiligheid van siliconen borstimplantaten , red. Bondurant, S., Ernster, V., en Herdman, R. National Academies Press, 1999.

'Siliconen.' De essentiële chemie-industrie.

Shukla, B., en Kulkarni, R. 'Silicone polymeren: geschiedenis en chemie.'

De Technic verkent siliconen. De techniek van Michigan , vol. 63-64, 1945, p. 17.

Wacker. Siliconen: verbindingen en eigenschappen.