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什么是硅胶(有机硅:定义、历史和用途)

有机硅用于生产绝缘体、鞋垫,甚至除臭剂。找出这种流行的合成聚合物的定义和历史。

什么是硅胶(有机硅:定义、历史和用途)

有机硅是一种合成聚合物,一种由较小的重复化学单元(称为单体)制成的材料,这些化学单元以长链键合在一起。有机硅由硅-氧主链组成,“侧链”由连接到硅原子上的氢和/或烃基组成。由于其主链不含碳,有机硅被认为是一种无机聚合物,与许多主链由碳制成的 有机聚合物不同。

有机硅骨架中的硅-氧键高度稳定,比许多其他聚合物中的碳-碳键更牢固地结合在一起。因此,有机硅往往比传统的有机聚合物更耐热。

有机硅的侧链使聚合物具有疏水性,使其可用于可能需要防水的应用。最常见的由甲基组成的侧链也使有机硅难以与其他化学物质反应并防止其粘附在许多表面上。这些特性可以通过改变附着在硅氧骨架上的化学基团来调整。

日常生活中的有机硅

有机硅经久耐用、易于制造,并且在各种化学品和温度范围内都很稳定。由于这些原因,有机硅已经高度商业化,并用于许多行业,包括汽车、建筑、能源、电子、化工、涂料、纺织和个人护理。这种聚合物还有许多其他应用,从添加剂到印刷油墨再到除臭剂的成分。

硅胶的发现

化学家 Frederic Kipping 首先创造了“有机硅”一词来描述他在实验室中制造和研究的化合物。他推断他应该能够制造出类似于碳和氢可以制造的化合物,因为硅和碳有许多相似之处。描述这些化合物的正式名称是“硅酮”,他将其简称为硅酮。

Kipping 对积累对这些化合物的观察远比弄清楚它们是如何工作的更感兴趣。他花了很多年的时间来准备和命名它们。其他科学家将帮助发现有机硅背后的基本机制。

1930 年代,康宁玻璃厂的一位科学家试图找到一种合适的材料,用于电气部件的绝缘。有机硅因其在加热下固化的能力而适用于该应用。这第一个商业发展导致有机硅被广泛制造。

有机硅与硅与二氧化硅

尽管“silicon”和“silicon”拼写相似,但它们并不相同。

有机硅含有 硅,这是一种原子序数为 14 的原子元素。硅是一种天然存在的元素,用途广泛,尤其是作为电子产品中的 半导体 。另一方面,硅胶是人造的,不导电,因为它是绝缘体。硅胶不能用作手机内部芯片的一部分,尽管它是一种流行的手机外壳材料。

“二氧化硅”听起来像“硅”,是指由一个硅原子连接到两个氧原子组成的分子。石英由二氧化硅制成。

硅胶的种类及其用途

有几种不同形式的有机硅,它们的交联程度各不相同。交联度描述了有机硅链的相互连接程度,较高的值会导致有机硅材料更坚硬。这个变量改变了聚合物的强度和熔点等特性。

有机硅的形式及其一些应用包括:

  • 硅油,也称为硅油,由硅聚合物的直链组成,没有交联。这些液体已被发现用作润滑剂、油漆添加剂和化妆品中的成分。
  • 有机硅凝胶在聚合物链之间几乎没有交联。这些凝胶已被用于化妆品和疤痕组织的局部配方中,因为有机硅形成了帮助皮肤保持水分的屏障。硅凝胶还用作乳房植入物和某些鞋垫的柔软部分的材料。
  • 有机硅弹性体,也称为硅橡胶,包括更多的交联键,产生类似橡胶的材料。这些橡胶已被发现用作电子工业中的绝缘体、航空航天器中的密封件以及用于烘烤的烤箱手套。
  • 有机硅树脂是有机硅的刚性形式,具有高交联密度。这些树脂已被发现用于耐热涂料和作为保护建筑物的耐候材料。

有机硅毒性

由于有机硅具有化学惰性且比其他聚合物更稳定,因此预计不会与身体部位发生反应。然而,毒性取决于诸如暴露时间、化学成分、剂量水平、暴露类型、化学品吸收和个体反应等因素。 

研究人员通过寻找皮肤刺激、生殖系统变化和突变等影响来检查有机硅的潜在毒性。尽管有几种类型的有机硅显示出刺激人体皮肤的潜力,但研究表明,接触标准量的有机硅通常几乎不会产生副作用。

关键点

  • 有机硅是一种合成聚合物。它具有硅氧主链,“侧链”由连接到硅原子的氢和/或烃基组成。
  • 硅-氧主链使有机硅比具有碳-碳主链的聚合物更稳定。 
  • 硅胶耐用、稳定且易于制造。由于这些原因,它已被广泛商业化,并存在于许多日常用品中。 
  • 有机硅含有硅,这是一种天然存在的化学元素。
  • 有机硅的性质随着交联度的增加而变化。没有交联的硅油是刚性最低的。具有高交联度的有机硅树脂是最坚硬的。 

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