Силикон

В кремнийорганической и полимерной химии силикон состоящий или полисилоксан представляет собой полимер, повторяющихся звеньев силоксана из ( −O−R ₂ Si−O−SiR ₂ − , где R = органическая группа ). Обычно это бесцветные масла или резиноподобные вещества. Силиконы используются в герметиках, клеях, смазочных материалах, медицине, кухонной утвари, теплоизоляции и электроизоляции. Некоторые распространенные формы включают силиконовое масло , смазку , резину , смолу и герметик . ^[1]^[2]

Химия

Химическая структура силиконового полидиметилсилоксана (ПДМС)

Альфред Сток и Карл Сомиски исследовали гидролиз дихлорсилана — реакцию, которая, как предполагалось, первоначально давала мономер. Н ₂ SiO : ${\ce {SiH2Cl2 + H2O -> H2SiO + 2 HCl}}$ Если гидролиз проводят обработкой раствора H ₂ SiCl ₂ в бензоле с водой, установлено, что продукт имеет приблизительную формулу [H ₂ SiO] ₆ . Было высказано предположение, что со временем образуются высшие полимеры. ^[3]

Большинство полисилоксанов содержат органические заместители, например [(CH ₃ ) ₂ SiO] _n и [(C ₆ H ₅ ) ₂ SiO)] _n . Все полимеризованные силоксаны или полисилоксаны, силиконы состоят из неорганической кремний-кислородной основной цепи ( ···-Si-O-Si-O-Si-O-··· ) с двумя группами, прикрепленными к каждому кремниевому центру. Материалы могут быть циклическими или полимерными. Варьируя Благодаря длине цепи −Si-O- , боковым группам и сшиванию можно синтезировать силиконы с самыми разными свойствами и составами. Они могут различаться по консистенции: от жидкости до геля, от резины до твердого пластика. Наиболее распространенным силоксаном является линейный полидиметилсилоксан (ПДМС), силиконовое масло . ^{[ нужна ссылка ]} Вторая по величине группа силиконовых материалов основана на силиконовых смолах , которые образованы разветвленными и клеточными олигосилоксанами. ^{[ нужна ссылка ]}

Терминология и история

Ф. С. Киппинг ввел слово «силикон» в 1901 году для описания формулы полидифенилсилоксана. Ph ₂ SiO (Ph = фенил , C ₆ H ₅ ), по аналогии с формулой кетона бензофенона , Ph ₂ CO (первоначально его термин был силикокетон ). Киппинг хорошо знал, что полидифенилсилоксан является полимерным веществом. ^{[ нужна ссылка ]} тогда как бензофенон мономерен и отмечены контрастные свойства Ph ₂ SiO и Ф ₂ СО . ^[4]^[5] Открытие структурных различий между молекулами Киппинга и кетонами означает, что термин «силикон» больше не является правильным термином (хотя он по-прежнему широко используется) и что термин «силоксан» является предпочтительным в соответствии с номенклатурой современной химии. ^[6]

Джеймс Франклин Хайд (родился 11 марта 1903 г.) был американским химиком и изобретателем. Его называли «отцом силиконов», и ему приписывают создание силиконовой промышленности в 1930-х годах. Его наиболее заметные достижения включают создание силикона из соединений кремния и метод изготовления плавленого кварца — высококачественного стекла, которое позже использовалось в аэронавтике, передовых телекоммуникациях и компьютерных чипах. Его работа привела к созданию Dow Corning — альянса между Dow Chemical Company и Corning Glass Works , который был специально создан для производства силиконовых изделий.

Силикон часто путают с кремнием , но это разные вещества. Кремний — химический элемент , твердый темно-серый полупроводниковый металлоид , который в кристаллической форме используется для изготовления интегральных схем («электронных чипов») и солнечных элементов . Силиконы — это соединения, которые содержат кремний, углерод, водород, кислород и, возможно, другие виды атомов и имеют множество самых разных физических и химических свойств.

Соединения, содержащие двойные связи кремний-кислород, теперь называемые силанонами , но которые могли бы заслужить название «силикон», уже давно идентифицированы как промежуточные соединения в газофазных процессах, таких как химическое осаждение из паровой фазы в производстве микроэлектроники и при формировании керамики путем сжигания. . ^[7] Однако они имеют сильную тенденцию к полимеризации в силоксаны. Первый стабильный силанон был получен в 2014 г. А. Филиппу и др. ^[8]

Синтез

Наиболее распространены материалы на основе полидиметилсилоксана получаемого гидролизом диметилдихлорсилана . , Этот дихлорид реагирует с водой следующим образом:

$n\ {\ce {Si(CH3)2Cl2}}+n\ {\ce {H2O -> [Si(CH3)2O]}}_{n}+2n\ {\ce {HCl}}$

В результате полимеризации обычно образуются линейные цепи, увенчанные Si-Cl или Si-OH ( силанольные ) группы. В разных условиях полимер является циклическим, а не цепным. ^[1]

В потребительских целях, таких как герметизация, силилацетаты вместо силилхлоридов используются . Гидролиз ацетатов приводит к образованию менее опасной уксусной кислоты (кислоты, содержащейся в уксусе ) как продукта реакции гораздо более медленного процесса отверждения. Этот химический состав используется во многих потребительских целях, таких как силиконовые герметики и клеи .

$n\ {\ce {Si(CH3)2(CH3COO)2}}+n\ {\ce {H2O -> [Si(CH3)2O]}}_{n}+2n\ {\ce {CH3COOH}}$

Разветвления или поперечные связи в полимерную цепь можно ввести с помощью кремнийорганических предшественников с меньшим количеством алкильных групп, таких как метилтрихлорсилан и метилтриметоксисилан . В идеале каждая молекула такого соединения становится точкой ветвления. Этот процесс можно использовать для производства твердых силиконовых смол. Аналогичным образом, для ограничения молекулярной массы можно использовать предшественники с тремя метильными группами, поскольку каждая такая молекула имеет только один реакционный центр и, таким образом, образует конец силоксановой цепи.

Горение

При сгорании силикона на воздухе или в кислороде образуется твердый кремнезем ( диоксид кремния , SiO ₂ ) в виде белого порошка, угля и различных газов. Легко диспергируемый порошок иногда называют микрокремнеземом . Пиролиз инертной некоторых полисилоксанов в атмосфере является ценным путем к производству керамики из аморфного оксикарбида кремния , также известной как керамика на основе полимеров . Полисилоксаны, оканчивающиеся функциональными лигандами, такими как винильные , меркапто или акрилатные группы, были перекрестно сшиты с получением прекерамических полимеров , которые можно фотополимеризовать для аддитивного производства керамики на основе полимеров методами стереолитографии . ^[9]

Характеристики

Силиконы обладают множеством полезных свойств, в том числе: ^[1]

Низкая теплопроводность
Низкая химическая активность
Низкая токсичность
Термическая стабильность (постоянство свойств в широком диапазоне температур от -100 до 250 °С )
Способность отталкивать воду и образовывать водонепроницаемые уплотнения.
Не прилипает ко многим основаниям, но очень хорошо прилипает к другим, например стеклу.
Не поддерживает микробиологический рост
Устойчивость к сминанию и сминанию
Устойчивость к кислороду, озону и ультрафиолетовому (УФ) свету . Это свойство привело к широкому использованию силиконов в строительной отрасли (например, покрытия, противопожарная защита, уплотнители стекол) и автомобильной промышленности (наружные прокладки, внешняя отделка).
Электроизоляционные свойства. Поскольку силикон может быть электроизоляционным или проводящим, он подходит для широкого спектра электрических применений.
Высокая газопроницаемость : при комнатной температуре (25 °C) проницаемость силиконовой резины для таких газов, как кислород, примерно в 400 раз выше. ^[10] бутилкаучук , что делает силикон полезным для медицинских применений , где желательна повышенная аэрация. И наоборот, силиконовые каучуки нельзя использовать там, где необходимы газонепроницаемые уплотнения, например, уплотнения для газов высокого давления или высокого вакуума.

Силикон можно переработать в резиновое полотно, где он будет обладать другими свойствами, например, соответствовать требованиям FDA. Это расширяет возможности использования силиконовых листов в отраслях, требующих соблюдения гигиены, например, в производстве продуктов питания и напитков, а также в фармацевтической промышленности.

Приложения

Силиконы используются во многих продуктах. В Энциклопедии промышленной химии Ульмана перечислены следующие основные категории применения: электротехника (например, изоляция), электроника (например, покрытия), бытовая техника (например, герметики и кухонная утварь), автомобиль (например, прокладки), самолет (например, уплотнения), офис. машины (например, клавиатуры), медицина и стоматология (например, слепочные формы зубов ), текстиль и бумага (например, покрытия). Для этих целей в 1991 году было произведено около 400 000 тонн силиконов. ^{[ нужны разъяснения ]} Конкретные примеры, как большие, так и маленькие, представлены ниже. ^[1]

Автомобильная промышленность

Силиконовые герметики и резиновые детали часто используются в автомобильной промышленности.

В автомобильной отрасли силиконовая смазка обычно используется в качестве смазки для компонентов тормозов , поскольку она стабильна при высоких температурах, не растворяется в воде и с гораздо меньшей вероятностью загрязняется, чем другие смазочные материалы. DOT 5 Тормозные жидкости созданы на основе жидких силиконов.

Провода автомобильных свечей зажигания изолированы несколькими слоями силикона, чтобы предотвратить попадание искр на соседние провода и возникновение пропусков зажигания. Силиконовые трубки иногда используются в автомобильных системах впуска (особенно в двигателях с наддувом ).

Листовой силикон используется для изготовления прокладок, используемых в автомобильных двигателях , трансмиссиях и других устройствах.

Заводы по производству автомобильных кузовов и покрасочные цеха избегают использования силикона, поскольку следы загрязнения могут вызвать «рыбий глаз» — небольшие круглые кратеры, портящие гладкую поверхность. ^{[ нужна ссылка ]}

используются силиконовые соединения, такие как силиконовый каучук Кроме того, в качестве покрытий и герметиков для подушек безопасности ; Высокая прочность силиконовой резины делает ее оптимальным клеем и герметиком для ударопрочных подушек безопасности. ^{[ нужна ссылка ]} Силиконы в сочетании с термопластами обеспечивают повышение устойчивости к царапинам и потертостям, а также снижение коэффициента трения. ^{[ нужна ссылка ]}

Аэрокосмическая промышленность

Силикон широко используется в аэрокосмической промышленности благодаря своим герметизирующим свойствам, стабильности в экстремальном температурном диапазоне, долговечности, звукопоглощающим и антивибрационным свойствам, а также естественным огнезащитным свойствам. Поддержание максимальной функциональности имеет первостепенное значение для безопасности пассажиров в аэрокосмической отрасли, поэтому для каждого компонента самолета требуются высококачественные материалы.

Специально разработанные сорта силикона для аэрокосмической отрасли стабильны при температуре от −70 до 220 °C . ^[11] эти марки могут быть использованы при изготовлении уплотнителей для окон и дверей кабин. В процессе эксплуатации самолеты испытывают большие колебания температуры за относительно короткий период времени; от температуры окружающей среды на земле в жарких странах до минусовой температуры при полете на большой высоте. Силиконовую резину можно формовать с жесткими допусками, обеспечивая герметичное уплотнение прокладок как на земле, так и в воздухе, где атмосферное давление снижается.

Устойчивость силиконовой резины к тепловой коррозии позволяет использовать ее для прокладок в авиационных двигателях, где она превосходит другие типы резины, повышая безопасность самолетов и снижая затраты на техническое обслуживание. Силикон герметизирует приборные панели и другие электрические системы в кабине, защищая печатные платы от рисков экстремальной высоты, таких как влажность и чрезвычайно низкая температура. Силикон можно использовать в качестве оболочки для защиты проводов и электрических компонентов от пыли и льда, которые могут проникнуть во внутренние части самолета.

Поскольку характер авиаперелетов приводит к сильному шуму и вибрации, необходимо учитывать мощные двигатели, посадку и высокие скорости, чтобы обеспечить комфорт пассажиров и безопасную эксплуатацию самолета. Поскольку силиконовая резина обладает исключительными шумопоглощающими и антивибрационными свойствами, ее можно формовать в небольшие компоненты и устанавливать в небольшие зазоры, обеспечивая защиту всего оборудования от нежелательной вибрации, такого как верхние шкафчики, вентиляционные каналы, люки, уплотнения развлекательных систем и светодиоды. системы освещения.

Твердое топливо

Связующие на основе полидиметилсилоксана (ПДМС) вместе с перхлоратом аммония (NH ₄ ClO ₄ ) используются в качестве быстрогорючих твердых топлив в ракетах. ^[12]

Строительство зданий

Прочность и надежность силиконовой резины широко признаны в строительной отрасли. Однокомпонентные силиконовые герметики и герметики широко используются для герметизации щелей, швов и щелей в зданиях. Однокомпонентные силиконы затвердевают, поглощая атмосферную влагу, что упрощает установку. В сантехнике силиконовая смазка обычно наносится на уплотнительные кольца латунных кранов и клапанов, предотвращая прилипание извести к металлу.

Структурный силикон также используется в навесных фасадах зданий с 1974 года, когда Чикагский институт искусств стал первым зданием, в котором наружное стекло было закреплено только с помощью этого материала. ^{[ нужна ссылка ]} Силиконовые мембраны использовались для покрытия и восстановления промышленных крыш благодаря их исключительной устойчивости к ультрафиолетовому излучению и способности сохранять водонепроницаемость на протяжении десятилетий. ^{[ нужна ссылка ]}

3D printing

Силиконовую резину можно напечатать на 3D-принтере (моделирование осаждением жидкости, LDM) с использованием экструзионных систем с насосом-соплом. К сожалению, стандартные составы силикона оптимизированы для использования в экструзионных и литьевых машинах и неприменимы для 3D-печати на основе LDM. реологическое поведение и жизнеспособность . Необходимо скорректировать ^[13]

3D-печать также требует использования съемного поддерживающего материала, совместимого с силиконовой резиной.

Покрытия

Силиконовые пленки можно наносить на такие подложки на основе диоксида кремния, как стекло, для образования ковалентно связанного гидрофобного покрытия. Такие покрытия были разработаны для использования на лобовых стеклах самолетов для отталкивания воды и сохранения видимости без необходимости использования механических дворников , которые непрактичны на сверхзвуковых скоростях. Подобные методы обработки в конечном итоге были адаптированы к автомобильному рынку в продуктах, продаваемых Rain-X и другими.

Многие ткани можно покрыть или пропитать силиконом для образования прочного водонепроницаемого композита, такого как силнейлон .

Силиконовый полимер можно суспендировать в воде с помощью стабилизирующих поверхностно-активных веществ. Это позволяет использовать составы на водной основе для доставки многих ингредиентов, которые в противном случае потребовали бы более сильного растворителя или были бы слишком вязкими для эффективного использования. Например, состав на водной основе, в котором используется реакционная способность силана и его способность проникать в поверхность на минеральной основе, можно объединить со свойствами силоксана образовывать капли воды для получения более полезного продукта для защиты поверхности.

Посуда

Как малотоксичный и нетоксичный материал, силикон можно использовать там, где требуется контакт с пищевыми продуктами. Силикон становится важным продуктом в производстве посуды , особенно форм для выпечки и кухонной утвари . Силикон используется в качестве изолятора в термостойких прихватках и подобных предметах; однако он лучше проводит тепло, чем аналогичные продукты на основе менее плотных волокон. Силиконовые прихватки для духовки выдерживают температуру до 260 °C (500 °F), что позволяет использовать их в кипящей воде.

Другие продукты включают формы для шоколада, льда, печенья, кексов и различных других продуктов; формы для выпечки с антипригарным покрытием и коврики многоразового использования, используемые на противнях; пароварки , яйцеварки или браконьеры ; крышки для посуды, прихватки , подставки и кухонные коврики.

Половник для супа и половник для макарон из силикона.
Силиконовая пароварка, которую можно поместить в кастрюлю с кипящей водой.
Гибкие силиконовые лотки для кубиков льда позволяют легко извлекать лед.
Силиконовая кисточка для смазывания и нанесения ароматизирующих жидкостей.

Пеногаситель

Силиконы используются в качестве активных соединений в пеногасителях из-за их низкой растворимости в воде и хороших свойств растекания.

Химчистка

Жидкий силикон можно использовать в качестве для химической чистки растворителя , являясь альтернативой традиционному хлорсодержащему растворителю на основе перхлорэтилена (ПХ) . Использование силикона в химической чистке снижает воздействие на окружающую среду, которое обычно оказывает промышленность с высоким уровнем загрязнения. ^{[ нужна ссылка ]}

Электроника

Электронные компоненты иногда заключаются в силикон для повышения устойчивости к механическим и электрическим ударам, радиации и вибрации (процесс, называемый «заливкой»). Силиконы используются там, где от компонентов требуются долговечность и высокая производительность в экстремальных условиях окружающей среды, например, в космосе (спутниковые технологии). Их выбирают вместо полиуретановой или эпоксидной широкий диапазон рабочих температур герметизации, когда требуется (от -65 до 315 °C). Силиконы также обладают преимуществом небольшого экзотермического нагрева во время отверждения, низкой токсичности, хороших электрических свойств и высокой чистоты.

Силиконы часто являются компонентами термопаст, используемых для улучшения теплопередачи от электрорассеивающих электронных компонентов к радиаторам .

Однако использование силиконов в электронике не обходится без проблем. Силиконы относительно дороги и могут подвергаться воздействию некоторых растворителей. Силикон легко мигрирует в виде жидкости или пара на другие компоненты. Загрязнение силиконом контактов электрического переключателя может привести к сбоям, вызывая увеличение контактного сопротивления, часто на поздних сроках службы контакта, то есть после завершения каких-либо испытаний. ^[14]^[15] Использование спреев на основе силикона в электронных устройствах во время технического обслуживания или ремонта может привести к последующим сбоям.

противопожарные

Силиконовая пена использовалась в североамериканских зданиях в попытке закрыть проемы в огнестойких стенах и полах, чтобы предотвратить распространение огня и дыма из одной комнаты в другую. При правильной установке противопожарные заслонки из силиконовой пены можно изготовить в соответствии со строительными нормами. К преимуществам относятся гибкость и высокая диэлектрическая прочность. К недостаткам относятся горючесть (трудно потушить) и значительное образование дыма.

Противопожарные средства из силиконовой пены были предметом споров и внимания прессы из-за образования дыма в результате пиролиза горючих компонентов внутри пены, утечки газообразного водорода , усадки и растрескивания. Эти проблемы привели к сообщениям о событиях среди лицензиатов (операторов атомных электростанций ) Комиссии по ядерному регулированию (NRC) . ^{[ нужна ссылка ]}

Силиконовые противопожарные устройства также используются в самолетах.

Ювелирные изделия

Силикон — популярная альтернатива традиционным металлам (таким как серебро и золото) в ювелирных изделиях, особенно в кольцах. Силиконовые кольца обычно носят в тех профессиях, где металлические кольца могут привести к травмам, таким как электрическая проводимость и отрыв колец. ^[16]^[17] В середине 2010-х годов некоторые профессиональные спортсмены начали носить силиконовые кольца в качестве альтернативы во время игр. ^[18]

Смазочные материалы

Силиконовые смазки используются во многих целях, например, в велосипедных цепях , деталях оружия для страйкбола и в широком спектре других механизмов . Обычно смазка для сухого отверждения поставляется с носителем-растворителем для проникновения в механизм. Затем растворитель испаряется, оставляя прозрачную пленку, которая смазывает, но не притягивает грязь и песок так сильно, как масляная или другая традиционная «влажная» смазка.

Силиконовые личные смазки также доступны для использования в медицинских процедурах или сексуальной активности.

Медицина и косметическая хирургия

Силикон используется в микрофлюидике , уплотнениях, прокладках, кожухах и других устройствах, требующих высокой биосовместимости . Кроме того, гелевая форма используется в повязках и повязках, грудных имплантатах , имплантатах яичек, грудных имплантатах, контактных линзах и во многих других медицинских целях.

Листы для лечения шрамов часто изготавливаются из медицинского силикона из-за его долговечности и биосовместимости. полидиметилсилоксан (ПДМС) Для этой цели часто используется , поскольку его специфическое сшивание приводит к получению гибкого и мягкого силикона с высокой прочностью и липкостью. Он также использовался в качестве гидрофобного блока амфифильных синтетических блок -сополимеров, используемых для формирования везикулярной мембраны полимерсом .

Незаконные инъекции косметического силикона могут вызвать хроническую и окончательную диффузию силикона в кровь с дерматологическими осложнениями. ^[19]

В офтальмологии используется множество продуктов, таких как силиконовое масло, используемое для замены стекловидного тела после витрэктомии, силиконовые интраокулярные линзы после экстракции катаракты, силиконовые трубки для поддержания открытым носослезного прохода после дакриоцисториностомии, канальцевые стенты при канальцевом стенозе, пробки слезной точки для окклюзии слезной точки при сухих глазах, силиконовая резина и бандажи в качестве наружной тампонады при тракционной отслойке сетчатки и переднерасположенного разрыва при регматогенной отслойке сетчатки.

Аддитивные и конденсационные (например, поливинилсилоксановые ) силиконы находят широкое применение в качестве оттискного материала для зубов благодаря своим гидрофобным свойствам и термической стабильности. ^[20]^[21]^[22]

Изготовление пресс-форм

Двухкомпонентные силиконовые системы используются в качестве резиновых форм для отливки смол , пенопластов, резины и низкотемпературных сплавов. Силиконовая форма обычно практически не требует снятия формы или подготовки поверхности, поскольку большинство материалов не прилипают к силикону. В экспериментальных целях для изготовления форм или формования можно использовать обычный однокомпонентный силикон. При необходимости обычные растительные кулинарные масла или вазелин . на сопрягаемые поверхности в качестве антиадгезива можно использовать ^[23]

Силиконовые формы для приготовления пищи, используемые в качестве форм для выпечки, не требуют покрытия растительным маслом; кроме того, гибкость резины позволяет легко вынимать выпеченные блюда из формы после приготовления.

Личная гигиена

Силиконы являются ингредиентами, широко используемыми в средствах по уходу за кожей, декоративной косметикой и уходом за волосами. Некоторые силиконы, особенно функционализированные амином адиметиконы, являются отличными кондиционерами для волос, обеспечивая улучшенную совместимость, ощущение и мягкость, а также уменьшая вьющиеся волосы. Фенилдиметиконы из другого семейства силиконов используются в средствах для улучшения отражения и коррекции цвета волос, где они увеличивают блеск и блеск (и, возможно, придают тонкие изменения цвета). Фенилтриметиконы, в отличие от кондиционирующих адиметиконов, имеют показатель преломления (обычно 1,46), близкий к показателю преломления человеческого волоса (1,54). Однако, если амодиметикон и фенилтриметикон включены в один и тот же состав, они взаимодействуют и разбавляют друг друга, что затрудняет достижение как сильного блеска, так и превосходного кондиционирования в одном и том же продукте. ^[24]

Силиконовая резина обычно используется в сосках для детских бутылочек из-за ее чистоты, эстетичного внешнего вида и низкого содержания экстрагируемых веществ.

Силиконы используются в средствах для бритья и личных смазочных материалах . ^[25]

Игрушки и хобби

Silly Putty и подобные материалы состоят из силиконов, диметилсилоксана , полидиметилсилоксана и декаметилциклопентасилоксана , а также других ингредиентов. Это вещество известно своими необычными характеристиками, например, оно подпрыгивает, но ломается при резком ударе; через некоторое время он также будет течь как жидкость и образовывать лужу.

Силиконовые «резинки» — это долговечная и популярная замена настоящим резинкам в модных в 2013 году игрушках « ткацких станках с резинками » по цене в два-четыре раза дороже (в 2014 году). Силиконовые ремешки также выпускаются в размерах браслетов, на которых можно нанести индивидуальное тиснение с именем или сообщением. Большие силиконовые ленты также продаются в качестве креплений.

Формерол — это силиконовый каучук (продаваемый под торговой маркой Sugru ), используемый в качестве материала для декоративно-прикладного искусства, поскольку его пластичность позволяет формовать его вручную, как глину для лепки. Он затвердевает при комнатной температуре и обладает адгезией к различным материалам, включая стекло и алюминий. ^[26]

Oogoo — недорогая силиконовая глина, которую можно использовать вместо Сугру . ^[27]

При изготовлении аквариумов производители теперь обычно используют 100% силиконовый герметик для соединения стеклянных пластин. Стеклянные стыки, выполненные с помощью силиконового герметика, выдерживают большое давление, что делает устаревшим оригинальный метод строительства аквариума с использованием уголков и шпаклевки. Этот же силикон используется для изготовления петель в крышках аквариумов или при мелком ремонте. Однако не все коммерческие силиконы безопасны для изготовления аквариумов, и силикон не используется для изготовления акриловых аквариумов, поскольку силиконы не обладают длительной адгезией к пластику. ^[28]

Спецэффекты

Силикон используется в спецэффектах в качестве материала для имитации реалистичной кожи, например, для протезного макияжа , реквизита частей тела или резиновых масок . ^[29] Платиновые силиконы идеально подходят для имитации плоти и кожи благодаря своей прочности, твердости и полупрозрачности, создавая убедительный эффект. Силиконовые маски имеют преимущество перед латексными масками в том, что благодаря свойствам материала маска облегает лицо пользователя и реалистично движется в соответствии с выражением лица пользователя. ^[30] Силикон часто используют в качестве гипоаллергенного заменителя протезов из пенолатекса .

Маркетинг

Ведущие мировые производители силиконовых базовых материалов принадлежат трем региональным организациям: Европейскому силиконовому центру (CES) в Брюсселе, Бельгия ; Центр окружающей среды, здоровья и безопасности силиконов (SEHSC) в Херндоне, Вирджиния , США; и Ассоциация силиконовой промышленности Японии (SIAJ) в Токио, Япония . Коллективными членами этих организаций являются Dow Corning Silicones, Evonik Industries, Momentive Performance Materials, Milliken and Company (SiVance Specialty Silicones), Shin-Etsu Silicones, Wacker Chemie, Bluestar Silicones, JNC Corporation, Wacker Asahikasei Silicone и Dow Corning Toray. Четвертая организация, Глобальный совет по силикону (GSC), действует как головная структура над региональными организациями. Все четыре являются некоммерческими организациями и не играют никакой коммерческой роли; их основная задача — продвигать безопасность силиконов с точки зрения здоровья, безопасности и окружающей среды. Поскольку европейская химическая промышленность готовится к внедрению законодательства о регистрации, оценке и разрешении химических веществ (REACH). , CES возглавляет создание консорциума ^[31] производителей и импортеров силиконов, силанов и силоксанов для облегчения сбора данных и распределения затрат.

Соображения безопасности и защиты окружающей среды

Силиконовые соединения широко распространены в окружающей среде. Отдельные соединения кремния, циклические силоксаны D ₄ и D ₅ , загрязняют воздух и воду и оказывают негативное воздействие на здоровье подопытных животных. ^[32] Их используют в различных продуктах личной гигиены. Европейское химическое агентство установило, что «D ₄ представляет собой стойкое, биоаккумулятивное и токсичное (PBT) вещество, а D ₅ — очень стойкое, очень биоаккумулятивное (vPvB) вещество». ^[33]^[34] Другие силиконы легко биоразлагаются, и этот процесс ускоряется различными катализаторами, включая глины. ^[1] Было показано, что циклические силиконы участвуют в образовании силанолов во время биоразложения у млекопитающих. ^{[ нужны разъяснения ]}^[35] Образующиеся силандиолы и силанетриолы способны ингибировать гидролитические ферменты, такие как термолизин , ацетилхолинэстераза . Однако дозы, необходимые для ингибирования, на порядки превышают дозы, возникающие в результате накопленного воздействия потребительских товаров, содержащих циклометикон . ^[36]^[37]

При температуре около 200 °C (392 °F) в кислородсодержащей атмосфере полидиметилсилоксан выделяет следы формальдегида (но в меньшем количестве, чем другие распространенные материалы, такие как полиэтилен). ^[38]^[39]). Было обнаружено, что при этой температуре силиконы выделяют меньше формальдегида, чем минеральное масло и пластмассы (менее 3–48 мкг CH ₂ O/(г·час) для силиконового каучука высокой консистенции по сравнению с примерно 400 мкг CH ₂ O/(г). ·час) для пластмасс и минерального масла). Было обнаружено, что при температуре 250 °C (482 °F) все силиконы производят обильное количество формальдегида (от 1200 до 4600 мкг CH ₂ O/(г · час)). ^[39]

См. также

Литье жидкой силиконовой резины под давлением.

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Моретто, Ганс Генрих; Шульце, Манфред; Вагнер, Гебхард (2005). «Силиконы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a24_057 . ISBN 978-3527306732 .
^ Финк, Йоханнес Карл (5 июля 2019 г.). Жидкая силиконовая резина: химия, материалы и обработка . Джон Уайли и сыновья. ISBN 9781119631378 .
^ Сейферт Д., Прюд'Хомм К., Уайзман Г., Циклические полисилоксаны в результате гидролиза дихлорсилана, Неорганическая химия, 22, 2163-2167.
^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 362. ИСБН 978-0-08-037941-8 .
^ Фредерик Киппинг, Ллойд (1901). «XLVII. Органические производные кремния. Трифенилкремний и алкилоксикремнийхлориды» . Дж. Хим. Соц., Пер. 79 : 449–459. дои : 10.1039/CT9017900449 .
^ Джеймс Э. Марк; Гарри Р. Олкок; Роберт Уэст (24 марта 2005 г.). Неорганические полимеры . Оксфордский университет. п. 155. ИСБН 978-0-19-535131-6 . Архивировано из оригинала 18 декабря 2017 года.
^ В.Н. Хабашеску; З.А. Керзина; К.Н. Кудин; О.М. Нефедов (1998). «Матричная изоляция в инфракрасном диапазоне и теоретические исследования функционала плотности органических силанонов, (CH ₃ O) ₂ Si=O и (C ₆ H ₅ ) ₂ Si=O». Дж. Органомет. хим. 566 (1–2): 45–59. дои : 10.1016/S0022-328X(98)00726-8 .
^ Александр К. Филиппу, Бернхард Баарс, Юрий Н. Лебедев и Грегор Шнакенбург (2014): «Двойные связи кремний-кислород: стабильный силанон с тригонально-плоским координированным кремниевым центром». Angewandte Chemie International Edition , том 53, выпуск 2, страницы 565–570. два : 10.1002/anie.201308433 .
^ Аддитивное производство керамики из прекерамических полимеров : универсальный стереолитографический подход с использованием тиол-еновой клик-химии. Аддитивное производство , (2019), том 27, стр. 80–90.
^ «Древовидные характеристики силиконовой резины HTV» , Пробой электрической изоляции и его теория, процесс и предотвращение , Достижения в области компьютерной и электротехники, IGI Global, стр. 73–104, 2020 г., doi : 10.4018/978-1-5225-8885 -6.ch003 , ISBN 978-1-5225-8885-6 , S2CID 241551199 , получено 16 марта 2021 г.
^ «Аэрокосмическая промышленность | Viking Extrusions» . www.vikingextrusions.co.uk . Проверено 11 апреля 2019 г.
^ Эйзель, Зигфрид; Гербер, Питер; Менке, Клаус (июнь 2002 г.). <161::aid-prep161>3.0.co;2-4 «Быстрогорящее ракетное топливо на основе силиконовых связующих – новые аспекты старой системы» . Метательные вещества, взрывчатые вещества, пиротехника . 27 (3): 161. doi : 10.1002/1521-4087(200206)27:3<161::aid-prep161>3.0.co;2-4 . ISSN 0721-3115 .
^ Кортиал, Эдвин-Джоффри; Перрине, Клеман; Колли, Артур; Мариот, Дэвид; Фрэнсис, Жан-Марк; Фульширон, Рене; Маркетт, Кристоф (01 августа 2019 г.). «Модификация реологического поведения силикона для 3D-печати: оценка влияния предела текучести на свойства печатного объекта» . Аддитивное производство . 28 : 50–57. дои : 10.1016/j.addma.2019.04.006 . ISSN 2214-8604 . S2CID 146407873 .
^ Пол Г. Слэйд (1999). «16.4.1» . Электрические контакты: принципы и применение . ЦРК Пресс. п. 823. ИСБН 978-0-8247-1934-0 . Архивировано из оригинала 18 декабря 2017 г.
^ В. Виттер и Р. Лейпер (1979). «Сравнение влияния различных форм кремниевого загрязнения на характеристики контакта». Транзакции IEEE по компонентам, гибридам и технологиям производства . 2 : 56–61. дои : 10.1109/ТЧМТ.1979.1135411 .
^ Эшли, Сара (1 августа 2018 г.). «Тенденция к силиконовым кольцам сохранится?» .
^ Чен, Конни. «Многие пары отказываются от модных обручальных колец и вместо этого выбирают эти резинки за 20 долларов — и вот почему» . Инсайдер .
^ «(Обручальное) кольцо – вот в чем дело: силиконовые кольца становятся растущей тенденцией в НФЛ» . ESPN.com . 29 сентября 2016 г.
^ Бертен, Хлоя; Аббас, Рашид; Андрие, Валери; Мишард, Флоренция; Риу, Кристоф; Декамп, Винсент; Язданпанах, Яздан; Бускара, Фабрис (январь 2019 г.). «Незаконные массивные инъекции силикона всегда вызывают хроническую и окончательную диффузию силикона в кровь с дерматологическими осложнениями» . Лекарство . 98 (4): e14143. дои : 10.1097/MD.0000000000014143 . ПМК 6358378 . ПМИД 30681578 .
^ «Множество применений силикона для оттисков зубов» . 19 июля 2022 г. . Проверено 16 января 2023 г.
^ Ферракейн, Джек Л. (2001). Материалы по стоматологии: принципы и применение (2-е изд.). Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. ISBN 0-7817-2733-2 . OCLC 45604030 .
^ Искусство и наука оперативной стоматологии Стердеванта . Андре В. Риттер, Клиффорд М. Стердевант (7-е изд.). Сент-Луис. 2018. ISBN 978-0-323-47858-8 . OCLC 1124496192 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: другие ( ссылка )
^ Робин Лиш. Каковы преимущества силиконовых форм для герметика ? Myheap.com. Проверено 08 августа 2021 г.
^ Томас Клаузен и др. «Препараты для волос» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана , 2007, Wiley-VCH, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a12_571.pub2
^ В. Эштон Эктон: Силиконы - достижения в исследованиях и применении: издание 2013 г. , ScholarlyEditions, 2013, ISBN 9781481692397 , с. 226. Архивировано 18 декабря 2017 г. в Wayback Machine .
^ «Технический паспорт Формерола/Сугру» .
^ «Как приготовить заменитель сахару» . Инструктажи .
^ «Применение силикона для аквариума» . Аквариум-понд-ответы.com. Март 2007 г. Архивировано из оригинала 15 марта 2012 г. Проверено 28 февраля 2012 г.
^ Чант, Джастин. «Разоблачение химии, скрывающейся за гримом со спецэффектами» . www.monarchchemicals.co.uk . Проверено 29 июля 2024 г.
^ Чепмен, Кит. «Из чего сделаны маски для Хэллоуина?» . РСК Образование . Проверено 29 июля 2024 г.
^ «РИЧ консорциум» . Reach.silicones.eu. Архивировано из оригинала 15 марта 2012 г. Проверено 28 февраля 2012 г.
^ Бьенковски, Брайан (30 апреля 2013 г.). «Химические вещества из средств личной гигиены широко распространены в воздухе Чикаго» . Научный американец . Архивировано из оригинала 20 июня 2015 года . Проверено 8 апреля 2015 г.
^ Европейское химическое агентство. «Комитет по оценке рисков пришел к выводу об ограничении D4 и D5» . Европейское химическое агентство . Проверено 28 августа 2018 г.
^ «ECHA классифицирует циклические силоксаны как SVHC» . Фонд «Форум упаковки пищевых продуктов» . 25 июня 2018 года . Проверено 28 августа 2018 г.
^ С. Варапрат, К. Л. Сальерс, К. П. Плотцке и С. Нанавати: «Идентификация метаболитов октаметилциклотетрасилоксана (D4) в крысиной моче», Drug Metab Dispos 1999, 27, 1267-1273.
^ С. М. Зибурт , Т. Ниттоли, А. М. Мутахи и Л. Го: Силандиолы: новый класс мощных ингибиторов протеазы , Ангью. хим. Межд. Эд. 1998, том 37, 812-814.
^ М. Бландер, Н. Херкс, М. Лист, С. Спирк и Р. Питшниг: Силанетриолы как ингибиторы AChE in vitro , Bioorg. Мед. хим. Летт. 2011, том 21, 363-365.
^ Тяжело, Дэйв. «Диэлектрические жидкости для охлаждения трансформаторов — история и виды» . Дженерал Электрик . Архивировано из оригинала 19 июля 2016 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Дэвид К. Тимпе-младший. Получение формальдегида из силиконовой резины. Архивировано 27 апреля 2015 г. в Wayback Machine Arlon.

Внешние ссылки

СМИ, связанные с силиконами, на Викискладе?

Наука о силиконовых полимерах (Silicon Science Online, Европейский центр силикона: CES)
Экологичен ли силикон? (Аптайд)

[Ullmann-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Моретто, Ганс Генрих; Шульце, Манфред; Вагнер, Гебхард (2005). «Силиконы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a24_057 . ISBN 978-3527306732 .

[2] Финк, Йоханнес Карл (5 июля 2019 г.). Жидкая силиконовая резина: химия, материалы и обработка . Джон Уайли и сыновья. ISBN 9781119631378 .

[Seyferth-3] Сейферт Д., Прюд'Хомм К., Уайзман Г., Циклические полисилоксаны в результате гидролиза дихлорсилана, Неорганическая химия, 22, 2163-2167.

[4] Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 362. ИСБН 978-0-08-037941-8 .

[5] Фредерик Киппинг, Ллойд (1901). «XLVII. Органические производные кремния. Трифенилкремний и алкилоксикремнийхлориды» . Дж. Хим. Соц., Пер. 79 : 449–459. дои : 10.1039/CT9017900449 .

[CincinnatiUniversity2005-6] Джеймс Э. Марк; Гарри Р. Олкок; Роберт Уэст (24 марта 2005 г.). Неорганические полимеры . Оксфордский университет. п. 155. ИСБН 978-0-19-535131-6 . Архивировано из оригинала 18 декабря 2017 года.

[7] В.Н. Хабашеску; З.А. Керзина; К.Н. Кудин; О.М. Нефедов (1998). «Матричная изоляция в инфракрасном диапазоне и теоретические исследования функционала плотности органических силанонов, (CH ₃ O) ₂ Si=O и (C ₆ H ₅ ) ₂ Si=O». Дж. Органомет. хим. 566 (1–2): 45–59. дои : 10.1016/S0022-328X(98)00726-8 .

[filippou-8] Александр К. Филиппу, Бернхард Баарс, Юрий Н. Лебедев и Грегор Шнакенбург (2014): «Двойные связи кремний-кислород: стабильный силанон с тригонально-плоским координированным кремниевым центром». Angewandte Chemie International Edition , том 53, выпуск 2, страницы 565–570. два : 10.1002/anie.201308433 .

[9] Аддитивное производство керамики из прекерамических полимеров : универсальный стереолитографический подход с использованием тиол-еновой клик-химии. Аддитивное производство , (2019), том 27, стр. 80–90.

[10] «Древовидные характеристики силиконовой резины HTV» , Пробой электрической изоляции и его теория, процесс и предотвращение , Достижения в области компьютерной и электротехники, IGI Global, стр. 73–104, 2020 г., doi : 10.4018/978-1-5225-8885 -6.ch003 , ISBN 978-1-5225-8885-6 , S2CID 241551199 , получено 16 марта 2021 г.

[11] «Аэрокосмическая промышленность | Viking Extrusions» . www.vikingextrusions.co.uk . Проверено 11 апреля 2019 г.

[12] Эйзель, Зигфрид; Гербер, Питер; Менке, Клаус (июнь 2002 г.). <161::aid-prep161>3.0.co;2-4 «Быстрогорящее ракетное топливо на основе силиконовых связующих – новые аспекты старой системы» . Метательные вещества, взрывчатые вещества, пиротехника . 27 (3): 161. doi : 10.1002/1521-4087(200206)27:3<161::aid-prep161>3.0.co;2-4 . ISSN 0721-3115 .

[13] Кортиал, Эдвин-Джоффри; Перрине, Клеман; Колли, Артур; Мариот, Дэвид; Фрэнсис, Жан-Марк; Фульширон, Рене; Маркетт, Кристоф (01 августа 2019 г.). «Модификация реологического поведения силикона для 3D-печати: оценка влияния предела текучести на свойства печатного объекта» . Аддитивное производство . 28 : 50–57. дои : 10.1016/j.addma.2019.04.006 . ISSN 2214-8604 . S2CID 146407873 .

[14] Пол Г. Слэйд (1999). «16.4.1» . Электрические контакты: принципы и применение . ЦРК Пресс. п. 823. ИСБН 978-0-8247-1934-0 . Архивировано из оригинала 18 декабря 2017 г.

[15] В. Виттер и Р. Лейпер (1979). «Сравнение влияния различных форм кремниевого загрязнения на характеристики контакта». Транзакции IEEE по компонентам, гибридам и технологиям производства . 2 : 56–61. дои : 10.1109/ТЧМТ.1979.1135411 .

[16] Эшли, Сара (1 августа 2018 г.). «Тенденция к силиконовым кольцам сохранится?» .

[17] Чен, Конни. «Многие пары отказываются от модных обручальных колец и вместо этого выбирают эти резинки за 20 долларов — и вот почему» . Инсайдер .

[18] «(Обручальное) кольцо – вот в чем дело: силиконовые кольца становятся растущей тенденцией в НФЛ» . ESPN.com . 29 сентября 2016 г.

[19] Бертен, Хлоя; Аббас, Рашид; Андрие, Валери; Мишард, Флоренция; Риу, Кристоф; Декамп, Винсент; Язданпанах, Яздан; Бускара, Фабрис (январь 2019 г.). «Незаконные массивные инъекции силикона всегда вызывают хроническую и окончательную диффузию силикона в кровь с дерматологическими осложнениями» . Лекарство . 98 (4): e14143. дои : 10.1097/MD.0000000000014143 . ПМК 6358378 . ПМИД 30681578 .

[20] «Множество применений силикона для оттисков зубов» . 19 июля 2022 г. . Проверено 16 января 2023 г.

[21] Ферракейн, Джек Л. (2001). Материалы по стоматологии: принципы и применение (2-е изд.). Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. ISBN 0-7817-2733-2 . OCLC 45604030 .

[22] Искусство и наука оперативной стоматологии Стердеванта . Андре В. Риттер, Клиффорд М. Стердевант (7-е изд.). Сент-Луис. 2018. ISBN 978-0-323-47858-8 . OCLC 1124496192 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: другие ( ссылка )

[23] Робин Лиш. Каковы преимущества силиконовых форм для герметика ? Myheap.com. Проверено 08 августа 2021 г.

[24] Томас Клаузен и др. «Препараты для волос» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана , 2007, Wiley-VCH, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a12_571.pub2

[25] В. Эштон Эктон: Силиконы - достижения в исследованиях и применении: издание 2013 г. , ScholarlyEditions, 2013, ISBN 9781481692397 , с. 226. Архивировано 18 декабря 2017 г. в Wayback Machine .

[26] «Технический паспорт Формерола/Сугру» .

[27] «Как приготовить заменитель сахару» . Инструктажи .

[28] «Применение силикона для аквариума» . Аквариум-понд-ответы.com. Март 2007 г. Архивировано из оригинала 15 марта 2012 г. Проверено 28 февраля 2012 г.

[29] Чант, Джастин. «Разоблачение химии, скрывающейся за гримом со спецэффектами» . www.monarchchemicals.co.uk . Проверено 29 июля 2024 г.

[30] Чепмен, Кит. «Из чего сделаны маски для Хэллоуина?» . РСК Образование . Проверено 29 июля 2024 г.

[31] «РИЧ консорциум» . Reach.silicones.eu. Архивировано из оригинала 15 марта 2012 г. Проверено 28 февраля 2012 г.

[32] Бьенковски, Брайан (30 апреля 2013 г.). «Химические вещества из средств личной гигиены широко распространены в воздухе Чикаго» . Научный американец . Архивировано из оригинала 20 июня 2015 года . Проверено 8 апреля 2015 г.

[33] Европейское химическое агентство. «Комитет по оценке рисков пришел к выводу об ограничении D4 и D5» . Европейское химическое агентство . Проверено 28 августа 2018 г.

[34] «ECHA классифицирует циклические силоксаны как SVHC» . Фонд «Форум упаковки пищевых продуктов» . 25 июня 2018 года . Проверено 28 августа 2018 г.

[35] С. Варапрат, К. Л. Сальерс, К. П. Плотцке и С. Нанавати: «Идентификация метаболитов октаметилциклотетрасилоксана (D4) в крысиной моче», Drug Metab Dispos 1999, 27, 1267-1273.

[36] С. М. Зибурт , Т. Ниттоли, А. М. Мутахи и Л. Го: Силандиолы: новый класс мощных ингибиторов протеазы , Ангью. хим. Межд. Эд. 1998, том 37, 812-814.

[37] М. Бландер, Н. Херкс, М. Лист, С. Спирк и Р. Питшниг: Силанетриолы как ингибиторы AChE in vitro , Bioorg. Мед. хим. Летт. 2011, том 21, 363-365.

[38] Тяжело, Дэйв. «Диэлектрические жидкости для охлаждения трансформаторов — история и виды» . Дженерал Электрик . Архивировано из оригинала 19 июля 2016 г.

[tl-39] Перейти обратно: ^а ^б Дэвид К. Тимпе-младший. Получение формальдегида из силиконовой резины. Архивировано 27 апреля 2015 г. в Wayback Machine Arlon.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]

[30]

[31]

[32]

[33]

[34]

[35]

[36]

[37]

[38]

[39]