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Silicoon
Zusammenklappbare Silikonbecher

Silikon sind Kunststoffe mit einem breiten Anwendungsspektrum. Sie sind in der Regel hitzebeständig und gummiartig und werden als Bausatz, Kleber, Schmiermittel, als Rohstoff für Küchenutensilien und verschiedene andere Produkte.

Geschichte

Die ersten Organosiliciumverbindungen wurden bereits im 19. Jahrhundert von Forschern wie Friedel, Crafts und Ladenburg beschrieben, aber die große Entwicklung dieses Zweiges der Chemie begann 1901 mit Kipping, der in den nächsten 43 Jahren den Grundstein für die moderne Chemie legtechemistry . Organosiliciumchemie. Ab 1940 gab es eine rasante Entwicklung von Organosiloxanen oder Silikonpolymeren.[1]

Synthese

Es lassen sich zwei wichtige Synthesewege unterscheiden.

Man benötigt eine Reduktion von Quarz SiO2 zum Element Silizium bei hoher Temperatur (1500 °C). Das Silizium wird dann mit CH . behandelt3Cl und Zn. Dabei entstehen Methylchloride des Siliziums. Durch Destillation Me2SiCl2 hergestellt. Daraus entsteht Hydrolyse mit Wasser Siloxane die als Basis für die Silikonsynthese dienen.

Der andere Weg erfordert nicht annähernd so hohe Temperaturen. Quarz wird Dimethylcarbonat und Ätznatron bei 227–327°C ausgesetzt. Dadurch entsteht Si(OMe)4 Tetraalkoxysilan. Darauf folgt a Grignard-Reaktion in eine Mischung umgewandelt, die Dimethyldialkoxysilan Me . enthält2Si(OMe)2 enthält. Diese Substanz wird destillativ gereinigt und anschließend durch Hydrolyse in Siloxane umgewandelt. Die zweite Methode ist viel energieeffizienter.[2]

Struktur

Poly(dimethylsiloxan)

Silikon sein Polymere bei der die Kette durch einen Wechsel von . gebildet wird Silizium- und Sauerstoffatome. Das Sauerstoffatom hat keine freien Bindungen mehr, Silizium hingegen schon. Auf dem Siliziumatom sind organischSubstituenten. Die Formel des Polymers kann dann geschrieben werden als: [-SiRR1-Ö]nein. Die beiden organischen Substituenten am Silizium können gleich sein, müssen es aber nicht. Aus diesem Grund ist die Schreibweise RR1 benutzt. Häufig verwendete Substituenten sind:

In dieser Materialklasse gibt es eine Vielzahl von molekularen Strukturen. Nicht nur die Substituenten können sich unterscheiden, sondern auch die Länge der Ketten (de molekulare Masse). Die Ketten können linear sein (wie auf dem Bild), aber auch verzweigt und sie können auch kunnen vernetzt sein. Dies erklärt auch die Vielfalt der Eigenschaften und die Produktpalette aus Silikon.

Eigenschaften

Charakteristische Eigenschaften von Silikon sind:

  • Schlechte Wärmeleitfähigkeit
  • Bessere Beständigkeit gegen hohe und niedrige Temperaturen als die meisten vergleichbaren Stoffe
  • Nicht oder kaum giftig
  • Gute Beständigkeit gegen die Einwirkung von Sauerstoff und UV-Licht.

Thermische Stabilität

Die Hitzestabilität dieser Polymere ist deutlich höher als die von Polymeren auf Kohlenstoffbasis, wodurch sie ideal für Anwendungen bei höheren Temperaturen geeignet sind. Der thermische Abbau wurde hauptsächlich von Grassie und Macfarlane untersucht, die eine Reihe von linearen Silikonpolymeren Thermogravimetrie (TGA) und Thermovolatilisationsanalyse (TVA). Sie zeigten, dass die Polymere bei hohen Temperaturen depolymerisierten und wieder ringförmige oligomere Siloxane bildeten. Im Wesentlichen entstehen so ähnliche Verbindungen wie aus denen über Ringöffnung Silikone mit hohem Molekulargewicht hergestellt werden. Die Temperaturen, bei denen dies auftritt, liegen im Bereich von 350-400 °C. Der Abbau der Ketten und die Bildung von Ringstrukturen ist hinterhältige Cyclisierung (Rückbeißringbildung), weil das Ende einer Kette sozusagen an der Kette selbst zurückbeißt und ein ringförmiges Stück abbeißt. Diese Reaktion kann durch Zugabe eines geeigneten Lewis-Säure oder -Base auch katalysiert werden. In diesem Fall kann die Beißreaktion bereits bei 110°C stattfinden.[3]

Anwendungen

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