مقالات تجارت آلیاژ مقالاتی از فلزات پرکاربرد
سیلیکون (Silicone) یک پلیمر مصنوعی متشکل از زنجیره‌ی سیلیکونی، اکسیژن، کربن و هیدروژن است. این ماده به دلیل ویژگی‌های خاص خود مانند مقاومت در برابر حرارت، انعطاف‌پذیری، عایق بودن در برابر الکتریسیته و مقاومت شیمیایی، در بسیاری از صنایع از جمله پزشکی، الکترونیک، خودروسازی و ساختمانی کاربردهای گسترده‌ای دارد.
ساختار و ترکیبات سیلیکون
سیلیکون شامل طیف گسترده‌ای از زنجیره‌های ترکیبات آلی-معدنی است که زنجیر سیلیکونی با گروه‌های آلی مختلف پیوند برقرار می‌کند. پلیمرهای سیلیکون به دلیل همین زنجیره‌های بلند و پیوندهای شیمیایی خاص، ویژگی‌های منحصر به فردی دارند.
1) ساختار پایه سیلیکون
- زنجیره سیلیکون-اکسیژن (Si-O-Si): ستون تمامی این نوع پلیمرها زنجیره‌های سیلیکون-اکسیژن بوده که به دلیل پیوند قوی بین سیلیکون و اکسیژن، بسیار پایدار است.
- گروه‌های آلی (R): به هر اتم سیلیکون، گروه‌های آلی نظیر متیل، اتیل، فنیل و وینیل متصل می‌شود که این گروه‌های آلی خواص شیمیایی و فیزیکی سیلیکون‌ها را تعیین می‌کند.
2) ترکیبات سیلیکون
- روغن‌ها: با زنجیره‌های پلیمری کوتاه و مایع که در روان‌کننده‌ها، عایق‌های حرارتی و الکتریکی، مواد ضد کف به کار می‌رود.
- الاستومرها: با زنجیره‌های پلیمری بلند و منعطف که می‌تواند پخته و به حالت جامد و انعطاف‌پذیر درآید و در واشرها، درزگیرها، تجهیزات پزشکی کاربرد دارد.
- رزین‌ها: دارای زنجیره‌های پلیمری با قابلیت ایجاد پیوند عرضی که در پوشش‌ها، عایق‌های حرارتی و الکتریکی و مواد مقاوم به حرارت استفاده می‌شود.
- ژل‌ها: مواد نیمه جامد که دارای خاصیت جذب شوک و ارتعاش بوده و در درزگیرها، لوازم آرایشی و بهداشتی و تجهیزات پزشکی وجود دارد.
خواص شیمیایی و فیزیکی سیلیکون
- سیلیکون در دماهای بسیار بالا و بسیار پایین مقاومت حرارتی دارد.
- در برابر اسیدها، قلیاها و حلال‌های آلی دارای پایداری شیمیایی است.
- در دماهای پایین انعطاف دارد.
- عایق الکتریکی است.
- به دلیل خاصیت آب‌گریزی، در برابر رطوبت مقاوم‌اند.
انواع پلیمرهای سیلیکونی
انواع پلیمرهای سیلیکونی عبارتند از:
1) پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان
ساده‌ترین و پرکاربردترین نوع سیلیکون بوده و زنجیره اصلی آن شامل سیلیکون و اکسیژن با گروه‌های متیل است که انعطاف‌پذیری بالا، مقاومت در برابر حرارت و پایداری شیمیایی از ویژگی‌های آن است.
2) پلی‌فنیل‌سیلوکسان
شامل گروه‌های فنیل (C6H5) متصل به اتم‌های سیلیکون بوده و مقاومت حرارتی بالاتر و پایداری در برابر اکسیداسیون دارد.
3) پلی‌متیل‌فنیل‌سیلوکسان
ترکیبی از گروه‌های متیل و فنیل است و بین انعطاف‌پذیری و مقاومت حرارتی در تعادل است.
4) پلی‌وینیل‌سیلوکسان
شامل گروه‌های وینیل (CH2=CH) متصل به سیلیکون بوده و امکان ایجاد پیوند عرضی و بهبود خواص مکانیکی را دارد.
فرایندهای تولید پلیمرهای سیلیکونی
- هیدرولیز سیلان‌ها: فرایند اصلی تولید پلیمرهای سیلیکونی از طریق هیدرولیز و تراکم دی‌کلروسیلان‌ها یا سیلان‌های دیگر می‌باشد.
- پلیمریزاسیون: زنجیره‌های پلیمری از طریق پلیمریزاسیون حلقوی سیلوکسان‌ها تولید شده و افزودن کاتالیزورها و تنظیم شرایط واکنش برای کنترل طول زنجیره و خواص نهایی پلیمر انجام می‌گیرد.
کاربردهای این پلیمر
- صنایع پزشکی: سیلیکون در ایمپلنت‌ها به دلیل سازگاری زیستی و عدم واکنش‌پذیری با بدن، پروتزها و لوازم پزشکی نظیر تولید لوله‌های پزشکی، کاترها، سرنگ‌ها کاربرد دارد.
- الکترونیک: سیلیکون‌ها به عنوان مواد عایق در مدارهای الکترونیکی و سیم‌ها، در تولید ویفرهای سیلیکونی برای تراشه‌های کامپیوتری و سایر نیمه‌هادی‌ها و برای محافظت از قطعات الکترونیکی در برابر رطوبت و گرد و غبار در درزگیرها و چسب‌ها به کار می‌رود.
- صنایع خودرو: در خودروسازی در تولید واشرها و لوله‌ها، در سیستم‌های خنک‌کننده، تهویه خودرو، حفاظت از قطعات موتور در برابر حرارت و قطعات دیگر مقاوم به حرارت استفاده می‌شود.
- مصارف خانگی: سیلیکون‌ها در تولید ظروف آشپزخانه، مواد ضد چسب و لوازم آشپزی کاربرد دارد.
- هوافضا: سیلیکون برای تولید قطعات مقاوم به حرارت و مواد عایق در صنایع هوافضا مورد توجه قرارمی‌گیرد.
- صنایع آرایشی و بهداشتی: در تولید لوازم آرایشی، کرم‌ها، لوسیون‌ها و محصولات مراقبت از پوست، در تولید شامپوها، نرم‌کننده‌ها و محصولات ضد آفتاب به کار می‌رود.
- ساختمانی: برای تولید درزگیرهای پنجره‌ها، درها و اتصالات ساختمانی و عایق‌های ساختمانی برای بهبود عملکرد حرارتی و صوتی ساختمان‌ها کاربرد دارد.
- صنایع غذایی: قالب‌های سیلیکونی برای پخت و پز و تهیه کیک و شیرینی و پوشش‌های ضد چسب برای جلوگیری از چسبیدن مواد غذایی به ظروف استفاده می‌شود.
سیلیکون ها همچنین در روغن‌های سیلیکونی به عنوان روان‌کننده‌ها و مواد ضد چسب در صنایع مختلف، در رزین‌های سیلیکونی برای تولید پوشش‌های مقاوم به حرارت و مواد شیمیایی، در تجهیزات آزمایشگاهی در تولید شیشه‌ها و لوازم آزمایشگاهی، در هنر و صنایع دستی برای قالب‌سازی دقیق مجسمه‌سازی و پوشش‌ها و رنگ‌ها برای ایجاد جلوه‌های خاص و محافظت از آثار هنری به کار می‌رود.
انواع سیلیکون
انواع سیلیکون عبارتند از:
1) سیلیکون‌های لاستیکی
سیلیکون لاستیکی(Silicone Rubber) نوعی پلیمر الاستومری است که از زنجیره‌های سیلیکونی تشکیل شده و دارای خواص منحصر به فردی مانند انعطاف‌پذیری، مقاومت در برابر حرارت و مواد شیمیایی است. به دلیل ویژگی‌های متعدد و کاربری‌های گسترده، در بسیاری از صنایع جایگاه ویژه‌ای دارد و به عنوان ماده‌ای چندمنظوره شناخته می‌شود. سیلیکون لاستیکی در صنایع پزشکی، الکترونیک، خودرو، هوافضا، ساختمان‌سازی، غذایی، خانگی و آرایشی بهداشتی کاربرد دارد. فرآیند تولید سیلیکون لاستیکی از طریق پلیمریزاسیون سیلیکون و اکسیژن به همراه گروه‌های آلی است. این فرآیند شامل مخلوط کردن مواد خام، افزودن عوامل پخت و شکل‌دهی به محصول نهایی است.
2) سیلیکون‌های مایع
سیلیکون مایع(Liquid Silicone Rubber یا LSR) نوعی پلیمر الاستومری است که به صورت مایع بوده و قابلیت پخت و سخت شدن را دارد. سیلیکون مایع به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردی که دارد، در بسیاری از صنایع استفاده می‌شود. از ویژگی‌های سیلیکون مایع می‌توان به قابلیت پخت و سخت شدن سریع، انعطاف‌پذیری بالا، مقاومت در برابر حرارت و سرما، مقاومت شیمیایی، پایداری زیستی، شفافیت و عایق بودن اشاره کرد. سیلیکون مایع دارای دقت و تکرارپذیری، تنوع در طراحی و کیفیت سطح بالا است. سیلیکون مایع در صنایع پزشکی و ابزار جراحی، صنایع الکترونیک و پوشش‌ها و درزگیرها، صنایع خودروسازی، صنایع هوافضا، صنایع غذایی و مصارف خانگی کاربرد دارد. فرآیند تولید سیلیکون مایع شامل مخلوط کردن مواد خام نظیر پلیمرهای سیلیکونی، پرکننده‌ها و افزودنی‌ها، پخت و شکل‌دهی توسط قالب‌ها و پخت و سخت شدن در دمای بالا و عمل‌آوری قطعات تولید شده پس از پخت است.
3) رزین‌های سیلیکونی
رزین‌های سیلیکونی (Silicone Resins) نوعی پلیمر است که به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در بسیاری از صنایع و کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. این رزین‌ها به دلیل مقاومت بالا در برابر حرارت، پایداری شیمیایی، خواص عایق الکتریکی و پایداری در برابر شرایط محیطی سخت، کاربردهای متنوعی دارد. رزین‌های سیلیکونی در صنایع الکترونیک، هوافضا، خودروسازی، ساختمانی، صنایع رنگ و پوشش، رزین‌های پایه رنگ و مصارف خانگی کاربرد دارد. فرآیند تولید رزین‌های سیلیکونی از طریق پلیمریزاسیون سیلیکون و اکسیژن، با افزودن گروه‌های آلی مختلف است. این رزین‌ها می‌تواند به صورت محلول یا امولسیون در آب یا حلال‌های آلی تولید و به صورت مایع یا جامد مورد استفاده قرار گیرد. روش‌های استفاده از رزین‌های سیلیکونی شامل پاشش، غوطه‌وری، پوشش‌دهی با قلم‌مو و اسپری کردن است. پس از اعمال رزین، معمولاً نیاز به پخت یا خشک شدن بوده تا به خواص نهایی خود برسد. مزایای رزین‌های سیلیکونی دوام و طول عمر بالا، کارایی در دماهای بالا و پایین، پایداری رنگ و انعطاف‌پذیری در طراحی است.
4) روغن‌های سیلیکونی
روغن‌های سیلیکونی (Silicone Oils) دسته‌ای از مایعات پلیمری با زنجیره‌های سیلیکونی و گروه‌های آلی است و به دلیل ویژگی‌های خاص خود در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روغن مقاوم به حرارت‌های بالا، عایق الکتریکی و مقاوم در برابر آب و رطوبت بوده و لغزندگی و روان‌کاری بالایی دارد و در صنایع پزشکی و دارویی، آرایشی و بهداشتی، غذایی، شیمیایی و پتروشیمی، الکترونیک، خودروسازی، نساجی و پلاستیک به کار می‌رود. مزایای این روغن پایداری در دماهای مختلف، مقاومت در برابر اکسیداسیون و تجزیه، غیر سمی بودن و عدم تغییر خواص است. این نوع روغن به صورت خالص یا به عنوان افزودنی در ترکیب با سایر مواد استفاده می‌شود. روش‌های استفاده شامل اسپری کردن، پوشش‌دهی، افزودن به مواد دیگر و تزریق است. ویژگی‌ها این روغن‌ها، مقاومت در برابر حرارت، انعطاف‌پذیری، مقاومت شیمیایی، عایق بودن و پایداری زیستی است.
