Silicone là một loại polymer tổng hợp, một loại vật liệu làm từ các đơn vị hóa học nhỏ hơn, lặp lại được gọi là các monomer được liên kết với nhau trong các chuỗi dài.
Silicone bao gồm một sườn silicon-oxy (gọi tắt là -Si-O-), với “những mạch phụ” bao gồm các nhóm hydrogen hoặc hydrocarbon gắn liền với các nguyên tử silicon.
Bởi vì sườn của nó không chứa carbon, silicone được coi là một polymer vô cơ, khác với nhiều polymer hữu cơ có sườn được làm bằng carbon.
Các liên kết silicon-oxy trong sườn silicon có độ ổn định cao, gắn kết chặt chẽ hơn với các liên kết carbon-carbon có trong nhiều polymer khác. Do đó, silicone có xu hướng chống chịu nhiệt hơn so với các polymer hữu cơ thông thường.
Mạch phụ của silicone làm cho polymer kỵ nước trở nên hữu ích, giúp cho các ứng dụng có thể yêu cầu đẩy lùi nước.
Các mạch phụ, mà thông thường nhất bao gồm các nhóm methyl, cũng làm cho silicone khó để phản ứng với các hóa chất khác và ngăn chặn nó dính vào nhiều bề mặt.
Những tính chất này có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi các nhóm hóa học gắn vào sườn silicon-oxy.
Silicone trong cuộc sống hàng ngày
Silicone bền, dễ sản xuất và ổn định trên nhiều loại hóa chất và nhiệt độ. Vì những lý do này, silicone đã được thương mại hóa cao và được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm ô tô, xây dựng, năng lượng, điện tử, hóa chất, sơn, dệt may và chăm sóc cá nhân.
Polymer cũng có nhiều ứng dụng khác nhau, từ phụ gia cho đến mực in cho đến các thành phần được tìm thấy trong chất khử mùi.
Silicone được khám phá ra như thế nào?
Nhà hóa học Frederic Kipping đầu tiên đặt ra thuật ngữ “silicone” để mô tả các hợp chất mà ông đã thực hiện và nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của mình.
Ông lý luận rằng ông sẽ có thể tạo ra các hợp chất tương tự như các hợp chất có thể được tạo ra bằng cacbon và hydro, vì silic và carbon có nhiều điểm giống nhau.
Tên chính thức để mô tả các hợp chất này là “silicoketone”, mà ông rút ngắn thành silicone.
Kipping đã quan tâm nhiều hơn đến việc tích lũy các quan sát về các hợp chất này hơn là tìm ra chính xác cách thức chúng hoạt động.
Ông đã dành nhiều năm để chuẩn bị và đặt tên cho chúng. Công việc của các nhà khoa học khác đã giúp khám phá các cơ chế cơ bản đằng sau silicon.
Trong những năm 1930, một nhà khoa học từ công ty Corning Glass Works đã cố gắng tìm một vật liệu thích hợp để sử dụng trong vật liệu cách nhiệt cho các bộ phận điện.
Silicone được sử dụng cho các ứng dụng do khả năng chịu nhiệt của nó. Sự phát triển thương mại đầu tiên này đã dẫn đến silicone được sản xuất rộng rãi.
Silicone so với silicon và với silica
Mặc dù “silicone” và “silicon” được viết một cách tương tự, nhưng chúng không thật sự giống nhau.
Silicone chứa silicon, một nguyên tố nguyên tử với số nguyên tử là 44. Silicon là một nguyên tố tự nhiên có nhiều công dụng, đáng chú ý nhất là chất bán dẫn trong điện tử. Silicone, mặt khác, được nhân tạo và không dẫn điện, vì nó là một chất cách điện.
Silicone không thể được sử dụng như là một phần của một con chip bên trong một điện thoại di động, mặc dù nó là một vật liệu phổ biến cho các trường hợp điện thoại di động.
“Silica”, có vẻ như là “silicon”, ám chỉ một phân tử gồm một nguyên tử silicon tham gia vào hai nguyên tử oxy.
Thạch anh được làm bằng silica.
Các loại Silicone và công dụng của chúng
Có một số dạng khác nhau của silicone, thay đổi theo mức độ liên kết chéo của chúng. Mức độ liên kết chéo mô tả cách liên kết chuỗi silicone với nhau, với giá trị cao hơn dẫn đến vật liệu silicon cứng hơn.
Biến này làm thay đổi các đặc tính như cường độ của polymer và điểm nóng chảy của nó.
Các dạng silicone, cũng như một số ứng dụng của chúng, bao gồm:
- Chất lỏng silicone, còn được gọi là dầu silicon, bao gồm các chuỗi thẳng của polymer silicon không có liên kết chéo. Những chất lỏng này đã được sử dụng làm chất bôi trơn, phụ gia sơn và các thành phần trong mỹ phẩm.
- Silicone gel có ít liên kết chéo giữa các chuỗi polymer. Những gel này đã được sử dụng trong mỹ phẩm và như là một công thức tại chỗ cho mô sẹo, vì silicone tạo thành một rào cản giúp da luôn ngậm nước. Silicone gel cũng được sử dụng làm nguyên liệu cho cấy ghép vú và phần mềm của một số lót giày.
- Silicone đàn hồi, còn được gọi là cao su silicone, bao gồm nhiều khâu mạng hơn, vật liệu này giống như cao su. Những cao su này đã được sử dụng như chất cách điện trong ngành công nghiệp điện tử, dùng để hàn trong các phương tiện hàng không vũ trụ, và găng tay lò nướng để nướng bánh.
- Nhựa silicone là một dạng silicon cứng và có mật độ liên kết ngang cao. Các loại nhựa này đã được sử dụng trong các lớp phủ chịu nhiệt và các vật liệu chống chịu thời tiết để bảo vệ các tòa nhà.
Silicone có chịu nhiệt không?
Tất cả các loại silicone là polymer và được tạo thành từ siloxane. Silioxane là một chuỗi các nguyên tử silicon và nguyên tử oxy xen kẽ, thường được kết hợp với carbon hoặc hydro.
Được tìm thấy trong cát, Silicone là một nguyên tố xuất hiện tự nhiên nhưng phần lớn bạn sẽ gặp hàng ngày là các sản phẩm tổng hợp được sản xuất từ silica.
Cao su silicon là chất đàn hồi, có nghĩa là chúng có thể kéo dài và trở lại hình dạng thật của chúng nhiều lần. Chúng không phản ứng, ổn định và chịu được môi trường khắc nghiệt bao gồm cả nhiệt độ khắc nghiệt.
Điều này làm cho chúng trở thành một lựa chọn phổ biến cho các sản phẩm được sử dụng trong xe cộ, máy bay, sản xuất dược phẩm và nhiều, nhiều hơn nữa.
Nhiệt độ nào silicone có thể chịu đựng được?
Silicone được sử dụng phổ biến do khả năng chịu đựng nhiệt độ cao. Hầu hết các silicon có nhiệt độ hoạt động từ -60 ° C đến + 230 ° C.
Tuy nhiên, lượng thời gian nó tiếp xúc với nhiệt độ như vậy sẽ xác định khả năng duy trì tính toàn vẹn của nó trong ứng dụng.
Có những loại silicon chuyên dụng có thể chịu đựng được một phạm vi nhiệt độ lớn hơn. Cao su silicon ở nhiệt độ cao có thể tiếp xúc với nhiệt độ cao tới + 300 ° C.
Tại sao silicone chịu nhiệt như vậy?
Silicone có độ dẫn nhiệt thấp. Điều này có nghĩa là nó truyền nhiệt với tốc độ chậm hơn nhiều so với một số vật liệu khác, dẫn đến khả năng chịu nhiệt tuyệt vời.
Nó cũng có thể được mô tả là có “độ ổn định nhiệt” tốt, nghĩa là nó giữ được cấu trúc và tính chất của nó trong một phạm vi nhiệt độ rộng.
Khả năng chịu nhiệt của nó phần lớn là do cấu trúc hóa học có tính ổn định cao của vật liệu. Xương sống của siloxane là sự hình thành ổn định, không cho phép vật liệu xuống cấp khi có nhiệt.
Với những đặc điểm nổi bật như vậy, không có gì lạ khi silicone có nhiều ứng dụng như vậy.
Độc tính của Silicone
Bởi vì silicone là trơ hóa học và ổn định hơn so với các polymer khác, vì thế theo dự kiến thì nó sẽ không phản ứng với các bộ phận của cơ thể.
Tuy nhiên, độc tính phụ thuộc vào các yếu tố như thời gian phơi nhiễm, thành phần hóa học, mức liều, loại phơi nhiễm, hấp thụ hóa chất và phản ứng cá nhân.
Các nhà nghiên cứu đã kiểm tra độc tính tiềm ẩn của silicone bằng cách tìm kiếm các hiệu ứng như kích ứng da, thay đổi hệ thống sinh sản và đột biến.
Mặc dù một số loại silicone cho thấy khả năng gây kích ứng da người, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tiếp xúc với một lượng silicone tiêu chuẩn thường tạo ra ít hoặc không có tác dụng phụ.
Bài viết đến đây là hết rồi. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào trong tương lai. Lần sau nếu có ai hỏi về chủ đề này thì hãy nhớ về hóa học đằng sau nó nhé!
