سیلیکون چیست ؟ و چه کاربردهایی دارد ؟

همانطور که پیش تر نیز اشاره شد، سیلیکون یک پلیمر مصنوعی با خواص فیزیکی و شیمیایی خاصی است که باعث شده از آن در صنایع مختلف استفاده شود. از این رو تقاضا برای تهیه سیلیکون و در نتیجه تولید سیلیکون روز به روز افزایش می یابد. ممکن است در مقالات سایت های دیگر با دو نوع نوشتار سیلیکون مواجه شده باشید :

1. Silicon
2. Silicone

مورد اول یک عنصر شیمیایی (Si) است و مانند بسیاری از عناصر به طور طبیعی و به شکل مجزا یافت نمی شود. سیلیکون با نوشتار دوم، نشان دهنده دسته وسیعی از پلیمرهاست که از یک پیوند سیلوکسان (با فرمول شیمیایی -Si-O-Si) با ترکیبات آلی مختلف تشکیل شده اند.
ساختار اصلی این پلیمر مصنوعی (سیلیکون) از پلی ارگانوسیلوکسان ها تشکیل شده که در آن اتم سیلیکون به اکسیژن متصل می گردد تا پیوند سیلکوسان که پیش تر به آن اشاره شد، ایجاد شود. ظرفیت های باقی ماندخ نیز به گروه های آلی متصل می شوند.

برای جداسازی قطعات از قالب و روان سازی نیز می توانید از محصول اسپری سیلیکون استفاده کنید و برای کسب اطلاعات بیشتر می توانید مقاله اسپری سیلیکون چیست را مطالعه نمایید.

پلیمر سیلیکون (Silicone) نخستین بار در اوایل قرن بیستم مورد توجه دانشمندان قرار گرفت. گرچه عنصر سیلیسیوم مدت ها قبل کشف شده بود، اما ساخت ترکیبات پلیمری مبتنی بر آن، در دهه 1930 توسط شیمیدان شرکت "داو کورنینگ" به مرحله تجاری رسید. این پلیمرها ترکیبی از زنجیره های سیلیسوم – اکسیژن با گروه های آلی کربن دار بودند که ویژگی های خاصی مثل انعطاف پذیری، مقاومت حرارتی، پایداری شیمیایی و عایق الکتریکی بالا داشتند.
ابتدا سیلیکون ها در مصارف صنعتی، هوافضا و الکترونیک مورد استفاده قرار می گرفتند، اما به تدریج کاربرد آن ها در حوزه های پزشکی، آرایشی، آشپزخانه و ... گسترش یافت.

در پلیمرهای مصنوعی آلی، زنجیره اصلی از اتم های کربن ساخته شده در حالی که سیلیکون یک پلیمر مصنوعی غیر آلی است که و زنجیره اصلی آن از تکرار اتم های سیلیکون یا همان سیلیس و اکسیژن ساخته شده که به آن پلی سیلوکسان گفته می شود.
واحدهای آلی، زنجیره جانبی مولوکل های سیلیکون هستند که باعث ایجاد خواص مختلفی در سیلیکون می شوند. متانول مشتق شده از گاز طبیعی، سنگ سیلیکا با منشاء طبیعی و آب از جمله متابع اصلی سیلیکون هستند. در واقع از طریق واکنش های شیمیایی این مواد، سیلیکون سنتز می شود.

هر چند واژه های Silicon و Silicone از نظر ظاهری و تلفظ به هم نزدیک هستند اما در واقع به دو ماده کاملا متفاوت اشاره دارند که کاربردها و ویژگی های مستقلی دارند. Silicon (سیلیسیوم) یک عنصر شیمیایی با نماد Si و عدد اتمی 14 است که در جدول تناوبی قرار دارد. این ماده در طبیعت به صورت ترکیباتی مثل سیلیکا و سیلیکات در ماسه و کوارتز یافت می شود و به عنوان یک نیمه هادی، در ساخت تراشه ها، سلول های خورشیدی و ابزارهای الکترونیکی نقش کلیدی دارد.

و اما Silicone یک پلیمر مصنوعی ساخته شده از زنجیرهای سیلیسوم - اکسیژن به همراه گروه های آلی (مثل متیل یا فنیل) است. این ماده انعطاف پذیر، مقاوم در برابر گرما، رطوبت و مواد شیمیایی می باشد. و در حوزه های مختلف مثل پزشکی، آرایشی، لوازم خانگی، صنایع ساختمانی و ... کاربرد دارد.

پس به طور خلاصه تعریف Silicon (سیلیکون) و Silicone (پلیمر سیلیکون) به شرح ذیل می باشد:

• سیلیکون (Silicon) : ماده ای سخت و معدنی و بیشتر برای حوزه دیجیتال است.
• پلیمر سیلیکون یا همان سیلیکون پلیمری (Silicone) : ماده ای نرم و کاربردی برای زندگی روزمره می باشد.

در رابطه با کاربرد سیلیکون ها لازم به توضیح است که سیلیکون های پلیمری به دلیل ساختار خاص زنجیره ای و ترکیب سیلیسیوم - اکسیژن، موادی انعطاف پذیر و مقاوم هستند که جایگاه ویژه ای در صنایع مختلف دارند. این پلیمرها نسبت به دما، رطوبت، اشعه فرابنفش و مواد شیمیایی مقاوم هستند و همین ویژگی ها، آن را برای محیط های سخت و شرایط به گزینه ای ایده آل تبدیل کرده است.

در صنایع پزشکی از سیلیکون ها برای ساخت ایمپلنت، درن، لوله های انتقال و تجهیزات جراحی استفاده می شود. در صنایع آرایشی و بهداشتی از سیلیکون در فرمولاسیون ژل ها، کرم ها و محصولات مراقبت از پوست مورد استفاده قرار می گیرند، چرا که احساس نرمی، لغزندگی و جذب ملایم ایجاد می کنند.

در صنایع ساختمانی، سیلیکون به عنوان درزگیر، عایق و پوشش ضد آب کاربرد دارد و در لوازم خانگی برای قالب های پخت سیلیکونی، دستکش های نسوز، واشرها و واش لاین ها استفاده می شوند. در صنعت الکترونیک نیز سیلیکون به عنوان عایق گرمایی و محافظ مدارهای حساس عمل می کند.

همانطور که پیش تر نیز اشاره کردیم، سیلیکون در صنایع مختلف کاربردهای مختلفی دارد، بنابراین سیلیکون دارای انواع مختلفی است که هر یک بریا کارهای خاصی مورد استفاده قرار می گیرند. در این بخش به معرفی انواع سیلیکون پلیمری خواهیم پرداخت که عبارتنداز:

• سیلیکون مایع (Liquid Silicone Rubber) یا LSR

یک پلیمر دو جزئی با ویسکوزیته پایین که در قالب های تزریقی شکل می گیرد و پس از پخت به ماده ای لاستیکی، منعطف و با دوام تبدیل می شود. این نوع سیلیکون در تولید قطعات پزشکی، واشر صنعتی، پستونک نوزاد و ... کاربرد دارد.

• سیلیکون جامد (High Consistency Rubber) یا HCR

سیلیکون جامد، دارای ساختاری خمیری یا لاستیکی می باشد که با روش قالب گیری فشاری یا اکستروژن شکل می یگرد. از این نوع سیلیکون برای ساخت واشرها، آب بندها، قطعات خودرو و کانال های عایق استفاده می شود.

• سیلیکون RTV (Room Temperature Vulcanizing)

این نوع از سیلیکون ها در دمای اتاق سخت می شوند و خود شامل دو دسته مختلف هستند:

1. RTV-1 : تک جزئی، بدون نیاز به ترکیب
2. RTV-2 : دو جزئی، نیاز به ترکیب دو ماده قبل از استفاده

از این نوع سیلیکون ها برای درزگیری، ساخت چسب، قالب سازی دستی و تعمیرات خانگی استفاده می شود. ضمنا اگر می خواهید بدانید چسب سیلیکون چیست ؟ روی لینک آن کلیک کنید.

• سیلیکون ژله ای (Gel Silicone)

ماده ای بسیار نرم و انعطاف پذیر با خواص ضربه گیری بالا و شکل پذیری زیاد هستند که در ساخت پروتزهای پزشکی، ژل زیبایی، ابزار ارتوپدی و ضربه گیرها کاربرد دارند.

• رزین سیلیکونی (Silicone Resins)

این سیلیکون ها در واقع، پلیمرهای شاخه دار و سخت هستند که مقاومت بالایی در برابر حرارت، اشعه UV و اکسایش داند. کاربرد رزین سیلیکونی در پوشش های الکترونیکی، رنگ های مقاوم حرارتی مثل اسپری رنگ نسوز و عایق صنعتی است.

• فوم سیلیکونی (Silicone Foam)

این نوع از سیلیکون ها دارای ساختار سلولی سبک و اسفنجی، مناسب عایق کاری و درزگیری هستند. از فوم سلیکونی در صنایع هوافضا، خودرو، عایق صوتی و حرارتی و درزگیرها استفاده می شود.

• امولوسیون سیلیکونی (Silicone Emulsions)

امولوسیون های سیلیکونی، سیلیکون های پراکنده شده در آب یا مواد پایه آبی هستند. از این نوع سیلیکون در نرم کننده منسوجات، ضدآب سازی چوب و سنگ و محصولات مراقبت شخصی استفاده می شود.

• روغن سیلیکون (Silicone Oil)

مایعی شفاف و روان با خاصیت ضد کف، روان کنندگی و مقاومت حرارتی بالا می باشد. از آن برای ساخت روان ساز، ضد کف، محافظ تجهیزات و مواد آرایشی و بهداشتی استفاده می شود.

فرایند پلیمر سیلیکون با استخراج سیلیس (معمولا از کوارتز) آغاز می شود. در مرحله اول، سیلیس در دمای بالا با متان یا کلرور متیل واکنش داده و ترکیبی به نام دی متیل دی کلروسیلان (DMDCS) تولید می شود. این ترکیب، پایه اصلی ساخت پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) است که رایج ترین ساختار سیلیکونی در محصولات پلیمری محسوب می شود.

در ادامه، این ترکیبات با استفاده از واکنش های هیدرولیز و پلیمریزاسیون کنترل شده، به زنجیره های بلند پلیمری تبدیل می شوند. در این مرحله، با توجه به ساختار مولکولی هدف (مایع، جامد، ژل، فوم و ...)، افزودنی هایی مثل پر کننده ها، کاتالیزورها، پایدار کننده ها و عامل های عرضی (Crosslinker) به ترکیب اضافه می شوند.

در نهایت مخلوط سیلیکونی آماده شده با یکی از روش های شکل دهی مثل قالب گیری تزریقی، فشاری، اکستروژن یا ریخته گری فرم می گیرد و سپس تحت حرارت یا در دمای اتاق (بسته به نوع سیلیکون) پخت می شود تا به ساختارری پایدار و قابل استفاده برسد.

بدین صورت، سیلیکون های مخصوص برای استفاده در صنایع مختلف ساخته می شوند.