Borna66
07-15-2009, 11:52 PM
سيليكونها
شيمي سيليكونها بر اساس چهار عاملي بودن Si استوار مي باشد و از آنجائيكه در جدول تناوبي سيليس و كربن در يك گروه قرار دارند، سيليس نيز مي تواند با اتمهاي ديگر چهار پيوند تشكيل دهد.
توانايي سيليكون براي تشكيل پيوند با كربن، هالوژنها و اكسيژن و اتمهاي ديگر باعث ميشود كه از سيليكونها محصولات متنوع با كاربردهاي گوناگون حاصل شود.
كلمات به كار رفته در شيمي سيليكون از اصطلاحات علمي شيمي آلي مشتق شده است . به عنوان مثال واژه سيلان براي تركيبي به فرمول ٤ SiH به كار مي رود مشتق شده كه از تشابه آن با متان يا CH4 است.
مواد سنتزي كه سيليكون ناميده مي شوند شامل نوع خاصي از پليمرها يا مولكو لهايي با زنجير طولاني مي باشند كه پيوند Si-O متوالياً در زنجيره اصليشان تكرار ميشود.
اين پليمرها قادر به حفظ خواص خود در محدوده وسيعي از تغييرات محيطي مي باشند. عليرغم پليمرهاي آلي كه حاوي اتم هاي كربن در زنجيره اصلي خود مي باشند، سيليكون ها متوالياً داراي پيوندهاي سيليسيوم اكسيژن Si-O در زنجيره اصلي خود مي باشند و گروه هاي آلي حاوي كربن از كناره ها به اتم سيليسيوم متصل ميشوند. مهم ترين گروه هاي آلي، متيل و فنيل مي باشند. با تعديل طول زنجيره(Si-O) سيليكون ها در سه شكل مهم سيال، الاستومر و رزين به دست ميآيند كه اين تركيبات در زمينه هاي مختلف از جمله روان كننده ها، مواد ضد آب، واكس ها، براق كننده ها، عايق هاي الكتريكي، پوشش هاي غيرچسبان و... استفاده مي شوند. برخلاف ساير پليمرهاي آلي كه ممكن است در طبيعت نيز يافت شوند، سيليكون ها فقط از راه سنتز به دست مي آيند.
خواص منحصر به فرد سيليكونها كه آنها را از ساير پليمرها متمايز مي كند مربوط به پيوند Si-O موجود در ساختار آنها مي باشد زيرا اين پيوند به مراتب قوي تر از پيوند C-C در پليمرهاي آلي مي باشد، لذا سيليكون ها در برابر اكسيداسيون مقاوم تر بوده و همچنين عايق الكتريكي بهتري مي باشند. علاوه بر اين زنجيرة Si -O به راحتي حلقوي شده و گروه هاي متصل به سيليسيوم نيز به راحتي حول پيوند خود مي چرخند. زنجيرة Si–O (زنجير سيلوكسان)
از هيدروليز ارگانوهالوسيلان ها و سپس كندانس كردن آن حاصل مي شود، سيليكون ها داراي نقطه انجماد، كشش سطحي و نيروي جذب پايين مي باشند كه اين خواص باعث شده كه از آنها در زمينه هاي متنوعي استفاده شود.
Kipping اولين كسي بود كه روش تجارتي عملي توليد سيلان هاي ارگونو هالوژن را ابداع نمود كه براي توليد سيليكونها استفاده مي شوند. فرآيند شامل واكنش واكنشگر گرينیارد با تتراكلروسيلان طبق معادله زير مي باشد :
http://pnu-club.com/imported/mising.jpg
كه R يك راديكال آلي مثل متيل، اتيل و ... است.
Kipping از ساخت كلروسيلانهاي جايگزين شده با متيل اجتناب كرد چون متيل كلرايد :
1- يك گاز است كه به آرامي واكنش مي دهد و با منيزيم نيز به سختي واكنش مي دهد.
2- حلاليت بسيار كمي در اتر دارد.
همان گونه كه ذكر شد تركيبات پليمري سيليكو نها به سه دسته عمده سيال، الاستومر و رزين سيليكون تقسيم مي شوند. مهم ترين مونومر مورد استفاده در توليد اين پليمرها متيل كلروسيلانها مي باشند.
در اين قسمت در مورد هر سه شكل پليمرهاي سيليكون و همچنين متيل كلروسيلانها بطور كامل توضيح
داده خواهد شد.
پليمرهاي سيلوكسان سنگين صمغ سيليكون ناميده ميشوند. اكثر صمغ هاي سيليكون متيل پلي سيلوكسان مي باشند. صمغ هاي سيليكون براي اينكه در صنعت قابل استفاده باشند، نياز به پخت يا ولكانيزه شدن دارند كه محصول بدست آمده از عمل ولكانيزاسيون، الاستومر ناميده ميشود. انعطاف پذيري
الاستومر با اضافه كردن مقدار كمي گروه هاي فنيل به زنجيرة سيلوكسان در دماهاي پايين حاصل ميشود.
صمغ هاي مورد استفاده در توليد الاستومرها از مانايي فشاري(Compression Set) كمي برخوردار هستند كه اين مشكل نيز با افزودن مقداري از گروه هاي وينيل به ساختار الاستومر رفع مي شود.
ولكانيزاسيون الاستومرهاي سيليكون به دو صورت، ولكانيزاسيون در دماي اتاق(Room Temprature Vulcanization=RTV) و ولكانيزاسيون در دماي بالا (Heat Cured Rubber=HCR) انجام مي گيرد.
الاستومرهاي RTV پليمرهايي هستند كه داراي گروههاي انتهايي واكنش پذير مي باشند.
مخلوطي از اين پليمرها و پركننده ها معمولاً به شكل مايع بوده و نيازي به صرف انرژي زياد براي پختن آن نميباشد.
الاستومرهاي سيليكون در برابر اشعه ماوراي بنفش UV ، ازن، باكتريها و قارچ ها ، ، مادون قرمز، گاما مقاوم بوده و شفافيت و در عين حال قابليت رنگ پذيري و شك لگيري در مقاطع و ابعاد گوناگون دارند.
همچنين در مقايسه با لاستيك ها طول عمر بسيار زيادي داشته و باعث صرفه جويي در هزينه هاي تعميرات و نگهداري مي شوند.
شيمي سيليكونها بر اساس چهار عاملي بودن Si استوار مي باشد و از آنجائيكه در جدول تناوبي سيليس و كربن در يك گروه قرار دارند، سيليس نيز مي تواند با اتمهاي ديگر چهار پيوند تشكيل دهد.
توانايي سيليكون براي تشكيل پيوند با كربن، هالوژنها و اكسيژن و اتمهاي ديگر باعث ميشود كه از سيليكونها محصولات متنوع با كاربردهاي گوناگون حاصل شود.
كلمات به كار رفته در شيمي سيليكون از اصطلاحات علمي شيمي آلي مشتق شده است . به عنوان مثال واژه سيلان براي تركيبي به فرمول ٤ SiH به كار مي رود مشتق شده كه از تشابه آن با متان يا CH4 است.
مواد سنتزي كه سيليكون ناميده مي شوند شامل نوع خاصي از پليمرها يا مولكو لهايي با زنجير طولاني مي باشند كه پيوند Si-O متوالياً در زنجيره اصليشان تكرار ميشود.
اين پليمرها قادر به حفظ خواص خود در محدوده وسيعي از تغييرات محيطي مي باشند. عليرغم پليمرهاي آلي كه حاوي اتم هاي كربن در زنجيره اصلي خود مي باشند، سيليكون ها متوالياً داراي پيوندهاي سيليسيوم اكسيژن Si-O در زنجيره اصلي خود مي باشند و گروه هاي آلي حاوي كربن از كناره ها به اتم سيليسيوم متصل ميشوند. مهم ترين گروه هاي آلي، متيل و فنيل مي باشند. با تعديل طول زنجيره(Si-O) سيليكون ها در سه شكل مهم سيال، الاستومر و رزين به دست ميآيند كه اين تركيبات در زمينه هاي مختلف از جمله روان كننده ها، مواد ضد آب، واكس ها، براق كننده ها، عايق هاي الكتريكي، پوشش هاي غيرچسبان و... استفاده مي شوند. برخلاف ساير پليمرهاي آلي كه ممكن است در طبيعت نيز يافت شوند، سيليكون ها فقط از راه سنتز به دست مي آيند.
خواص منحصر به فرد سيليكونها كه آنها را از ساير پليمرها متمايز مي كند مربوط به پيوند Si-O موجود در ساختار آنها مي باشد زيرا اين پيوند به مراتب قوي تر از پيوند C-C در پليمرهاي آلي مي باشد، لذا سيليكون ها در برابر اكسيداسيون مقاوم تر بوده و همچنين عايق الكتريكي بهتري مي باشند. علاوه بر اين زنجيرة Si -O به راحتي حلقوي شده و گروه هاي متصل به سيليسيوم نيز به راحتي حول پيوند خود مي چرخند. زنجيرة Si–O (زنجير سيلوكسان)
از هيدروليز ارگانوهالوسيلان ها و سپس كندانس كردن آن حاصل مي شود، سيليكون ها داراي نقطه انجماد، كشش سطحي و نيروي جذب پايين مي باشند كه اين خواص باعث شده كه از آنها در زمينه هاي متنوعي استفاده شود.
Kipping اولين كسي بود كه روش تجارتي عملي توليد سيلان هاي ارگونو هالوژن را ابداع نمود كه براي توليد سيليكونها استفاده مي شوند. فرآيند شامل واكنش واكنشگر گرينیارد با تتراكلروسيلان طبق معادله زير مي باشد :
http://pnu-club.com/imported/mising.jpg
كه R يك راديكال آلي مثل متيل، اتيل و ... است.
Kipping از ساخت كلروسيلانهاي جايگزين شده با متيل اجتناب كرد چون متيل كلرايد :
1- يك گاز است كه به آرامي واكنش مي دهد و با منيزيم نيز به سختي واكنش مي دهد.
2- حلاليت بسيار كمي در اتر دارد.
همان گونه كه ذكر شد تركيبات پليمري سيليكو نها به سه دسته عمده سيال، الاستومر و رزين سيليكون تقسيم مي شوند. مهم ترين مونومر مورد استفاده در توليد اين پليمرها متيل كلروسيلانها مي باشند.
در اين قسمت در مورد هر سه شكل پليمرهاي سيليكون و همچنين متيل كلروسيلانها بطور كامل توضيح
داده خواهد شد.
پليمرهاي سيلوكسان سنگين صمغ سيليكون ناميده ميشوند. اكثر صمغ هاي سيليكون متيل پلي سيلوكسان مي باشند. صمغ هاي سيليكون براي اينكه در صنعت قابل استفاده باشند، نياز به پخت يا ولكانيزه شدن دارند كه محصول بدست آمده از عمل ولكانيزاسيون، الاستومر ناميده ميشود. انعطاف پذيري
الاستومر با اضافه كردن مقدار كمي گروه هاي فنيل به زنجيرة سيلوكسان در دماهاي پايين حاصل ميشود.
صمغ هاي مورد استفاده در توليد الاستومرها از مانايي فشاري(Compression Set) كمي برخوردار هستند كه اين مشكل نيز با افزودن مقداري از گروه هاي وينيل به ساختار الاستومر رفع مي شود.
ولكانيزاسيون الاستومرهاي سيليكون به دو صورت، ولكانيزاسيون در دماي اتاق(Room Temprature Vulcanization=RTV) و ولكانيزاسيون در دماي بالا (Heat Cured Rubber=HCR) انجام مي گيرد.
الاستومرهاي RTV پليمرهايي هستند كه داراي گروههاي انتهايي واكنش پذير مي باشند.
مخلوطي از اين پليمرها و پركننده ها معمولاً به شكل مايع بوده و نيازي به صرف انرژي زياد براي پختن آن نميباشد.
الاستومرهاي سيليكون در برابر اشعه ماوراي بنفش UV ، ازن، باكتريها و قارچ ها ، ، مادون قرمز، گاما مقاوم بوده و شفافيت و در عين حال قابليت رنگ پذيري و شك لگيري در مقاطع و ابعاد گوناگون دارند.
همچنين در مقايسه با لاستيك ها طول عمر بسيار زيادي داشته و باعث صرفه جويي در هزينه هاي تعميرات و نگهداري مي شوند.