有機硅骨架中的硅-氧鍵是高度穩(wěn)定的,比許多其他聚合物中存在的碳-碳鍵更牢固地結(jié)合在一起。因此,有機硅往往比傳統(tǒng)的有機聚合物更耐熱。
有機硅的側(cè)鏈?zhǔn)咕酆衔锞哂惺杷?,使其可用于防水方面的?yīng)用。通常由甲基組成的側(cè)鏈也使有機硅難以與其他化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)并防止其粘附在許多表面上。這些性質(zhì)可以通過改變與硅氧主鏈相連的化學(xué)基團來調(diào)節(jié)。
發(fā)現(xiàn)歷史
化學(xué)家弗雷德里克·基平(Frederic Kipping)首先創(chuàng)造了“有機硅”一詞來描述他正在實驗室中研究和合成的化合物。他認為硅和碳有許多相似之處,因此能夠制造類似于碳氫結(jié)構(gòu)的化合物。他將這些化合物稱為“硅酮”(Silicone)。
20世紀(jì)30年代,康寧玻璃工廠公司的一位科學(xué)家試圖尋找一種合適的材料,用在電氣部件的絕緣材料中。硅樹脂因其在熱條件下固化的能力強而適用于此項應(yīng)用,首次商業(yè)開發(fā)使有機硅隨后得到廣泛生產(chǎn)。
日常生活中的有機硅
有機硅具有耐用和易于制造的特點,在多種化學(xué)條件和溫度范圍內(nèi)都比較穩(wěn)定。鑒于這些優(yōu)勢,有機硅開始高度商業(yè)化,并用于許多行業(yè),包括:汽車、建筑、能源、電子、化學(xué)、涂料、紡織品和個人護理。該聚合物還具有多種其他應(yīng)用,從添加劑到印刷油墨再到除臭劑,都有它的影子。
有機硅的種類及其用途
有幾種不同形式的有機硅,它們的交聯(lián)度各不相同。交聯(lián)度描述了硅氧烷鏈的相互連接程度,交聯(lián)度越高,硅氧烷材料越硬。這個變量與聚合物的強度及其熔點等特性有直接關(guān)系。有機硅的常見形式及其一些應(yīng)用包括:
硅油,由不交聯(lián)的硅酮聚合物的直鏈組成。已發(fā)現(xiàn)這些流體可用作潤滑劑、油漆添加劑和化妝品中的成分。
硅凝膠,其聚合物鏈之間幾乎沒有交聯(lián)。硅凝膠用于化妝品中,能在皮膚表面形成保護層,有助于皮膚保持水分。硅凝膠還可用作豐胸假體和某些鞋墊的柔軟部分的材料。
有機硅彈性體,也稱為硅橡膠,其聚合物鏈之間包含更多的交聯(lián)鍵,因此具有類似橡膠的性質(zhì)。硅橡膠被用作電子行業(yè)的絕緣體,航空航天器的密封件以及用于烘烤的烤箱手套。
硅氧烷樹脂,是硅氧烷的剛性形式,具有高交聯(lián)密度。這些樹脂常用于建筑材料中,例如耐熱涂料和耐候材料。
有機硅毒性
由于有機硅具有化學(xué)惰性,而且比其他聚合物更穩(wěn)定,因此不會與人體部位發(fā)生反應(yīng)。但是,毒性取決于諸如暴露時間,化學(xué)成分,劑量水平,暴露類型,化學(xué)物質(zhì)吸收和個體反應(yīng)等因素。
研究人員通過對皮膚刺激,生殖系統(tǒng)變化和突變等方面的研究,確定有機硅的潛在毒性。盡管有幾種類型的有機硅會刺激人體皮膚,但研究表明,接觸標(biāo)準(zhǔn)量的有機硅通常幾乎不會產(chǎn)生不良影響。
關(guān)鍵點
硅樹脂是一種合成聚合物,它具有硅氧主鏈,“側(cè)鏈”為氫或烴基。
硅-氧主鏈?zhǔn)褂袡C硅比碳-碳主鏈的聚合物更穩(wěn)定。
硅樹脂經(jīng)久耐用,穩(wěn)定且易于制造。由于這些原因,它已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在許多日常用品中。
有機硅含有硅,這是一種自然存在的化學(xué)元素。
硅氧烷的性質(zhì)隨交聯(lián)度的增加而變化。沒有交聯(lián)度的硅油剛性最低。具有高交聯(lián)度的有機硅樹脂最硬的。