نظرا لصفاته الاستثنائية, بما في ذلك مقاومة الأشعة فوق البنفسجية, مقاومة الماء, تفاعل كيميائي منخفض, مقاومة درجات الحرارة العالية والمنخفضة, و اكثر, أصبح السيليكون سريعًا البديل الآمن الأكثر استخدامًا للمواد البلاستيكية الضارة. حيث يتم الإعلان بانتظام عن السيليكون على أنه خامل وقابل للتكيف, تجد فرص عمل في مجموعة واسعة من السلع الاستهلاكية والتطبيقات الصناعية. تعتبر أواني الطبخ المصنوعة من السيليكون واحدة من أكثر الأمثلة شهرة, جنبا إلى جنب مع خبز السيليكون, صواني الجليد السيليكون, أغطية تخمير السيليكون, إلخ.
سنتناول تطبيقاته في هذا الدليل ونقارنه بالسيليكون والبلاستيك. سوف تكتشف المزيد عن خطوات إنتاج السيليكون وبعض الفوائد الرائعة لهذه المادة.
ما هو السيليكون?
العمود الفقري للسيليكون والأكسجين من السيليكون, وهو مشابه لثاني أكسيد السيليكون (السيليكا), يتم استبدالها بمجموعات عضوية مرتبطة بذرات السيليكون عبر روابط C-Si. يتم جعل المجموعات العضوية مرئية للخارج عبر سلسلة السيليكون.
مما يتكون السيليكون?
على عكس معظم البوليمرات, والتي يتم إنشاؤها غالبًا عن طريق المعالجة الاصطناعية للوقود الأحفوري, يتم تصنيع السيليكون باستخدام السيليكا كمكون خام أساسي. السيليكا, which is present in quartz and the world's sands, غير قابلة للتجديد, موارد محدودة. السيليكا, على الجانب الآخر, هو معدن أكثر وفرة بكثير. إن استخراج المواد اللازمة لتطويرها لا يكون دائمًا مكلفًا بالنسبة للبيئة.
كيف يتم إنتاج السيليكون من السيليكون?
Let's look at the several processes silicone manufacture goes through.
خطوة 1: فصل السيليكون عن السيليكا
الخطوة الأولى في صنع السيليكون هي فصل السيليكون عن السيليكا. يتم تسخين كميات كبيرة من رمل الكوارتز إلى درجات حرارة تصل إلى 1800 درجة مئوية لتحقيق ذلك. ينتج نقيا, السيليكون المعزول. يمكن للمصنعين تحويله إلى مسحوق ناعم بمجرد أن يبرد.
خطوة 2: تصنيع ميثيل كلوروسيلان
يتم دمج كلوريد الميثيل مع مسحوق السيليكون. في الواقع, ويتم ذلك في جهاز يسمى مفاعل الطبقة المميعة. بشكل أساسي, وهو عبارة عن خزان ضخم به أنابيب تؤدي إليه وإليه. تتم تغذية كلوريد الميثيل من خلال مسحوق السيليكون داخل المفاعل بسرعة كبيرة, تحت ضغط خفيف, وعند درجة حرارة حوالي 300 درجة مئوية. نتيجة ل, الجزيء الكيميائي ميثيل كلوروسيلان, والتي تحتوي على ذرات كل من السيليكون والكلور, يتم إنتاجه.
خطوة 3: فصل الكلوروسيلان
يمكن استخدام كل من المواد الكيميائية العديدة الموجودة في ميثيل كلوروسيلان لإنشاء نوع مختلف من السيليكون. وذلك لأن كل واحد منهم لديه نقطة غليان فريدة, من الممكن فصلها عن طريق التقطير باستخدام مجموعة متنوعة من درجات الحرارة المحددة اعتمادًا على درجة الحرارة التي يجب استخلاصها.
خطوة 4: صنع السيليكون: البلمرة
عمليات مثل التكثيف والتحلل المائي لها تأثيرات مميزة على الكلوروسيلانات المختلفة.
يمكن رؤية رابطة السيلوكسان في بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان. أساس السيليكون هو هذا الاتصال.
على الرغم من أن عملية إنتاج السيليكون قد تبدو معقدة, إنه في الواقع بسيط إلى حد ما ويمكن إجراؤه على نطاق واسع وبسعر منخفض نسبيًا. هكذا, لا ينبغي أن يكون مفاجئًا أن السيليكون القابل للتكيف أصبح واحدًا من أكثر اللدائن المرغوبة للاستخدام في الصناعات والتطبيقات.
ما الفرق بين المطاط ومطاط السيليكون?
على الرغم من أن السيليكون والمطاط كلاهما من اللدائن ويشتركان في بعض الصفات, لديهم أيضًا عدد من السمات الفريدة.
المطاط ومطاط السيليكون لهما هياكل ذرية مختلفة. تظهر هذه الاختلافات في كيفية استجابة كل مادة للظروف المحيطة المتنوعة.
يمكن للمطاط الطبيعي أن يقاوم التسخين حتى درجة حرارة حوالي 80 درجة مئوية قبل ذوبانه وتحلله. بينما يمكن أن يتحمل السيليكون درجات حرارة تصل إلى 230 درجة مئوية. بسبب هذا, يتفوق السيليكون على المطاط من حيث مقاومة اللهب, مما يجعلها المادة المثالية لتطبيقات درجات الحرارة العالية.
بالإضافة إلى ذلك, يتفوق السيليكون على المطاط من الناحية الكيميائية, الأشعة فوق البنفسجية, ومقاومة الطقس. عندما تستخدم خارجا, سوف يتحلل المطاط بسرعة كبيرة على عكس مطاط السيليكون, والتي يمكن أن تنجو من الطقس بشكل أفضل بكثير.
لماذا يعتبر السيليكون أفضل من المواد البلاستيكية الأخرى؟?
السبب الرئيسي للسيليكون, البوليمر مثل المواد البلاستيكية الأخرى, أفضل من المواد البلاستيكية الأخرى هو أنه كذلك:
- يدوم لفترة أطول وأكثر متانة من العديد من المواد الأخرى. بالتالي, يمكن أن يساعدك استخدام المنتجات المصنوعة من السيليكون بدلًا من المنتجات البلاستيكية على إطالة عمر أدوات المطبخ والأشياء الأخرى.
- بما أن السيليكون مقاوم للماء, يمكن استخدامه لصنع أختام محكمة الغلق ومانعة للماء مما يطيل من نضارة الطعام. يمكن لأختام السيليكون أن تمنع الرطوبة أو تساعدها على البقاء بالداخل.
- السيليكون خالي من مادة BPA, كما أن منتجاتنا المصنوعة من السيليكون الآمن غذائيًا خالية أيضًا من السموم الأخرى الموجودة في المواد البلاستيكية البترولية.
هل السيليكون طبيعي أم صناعي؟?
في حين أن السيليكون منتج مصنع, السيليكون عنصر كيميائي طبيعي. على الرغم من أن المصطلحات تستخدم بشكل متكرر بالتبادل, هناك اختلافات كبيرة. السيليكون مادة طبيعية, في حين أن السيليكون عبارة عن بوليمر صناعي مصنوع من السيليكون. بالإضافة إلى ذلك, هناك اختلافات في كيفية تطبيق السيليكون والسيليكون.
من أين تأتي المواد الخام للسيليكون?
حجر السيليكا (SiO2) من أصل طبيعي, ماء, والميثانول المصنوع من الغاز الطبيعي هما المصدران الرئيسيان للسيليكون. ويتم تصنيع السيليكون من هذه المكونات من خلال عمليات كيميائية معقدة.
هل السيليكون سهل التصنيع؟?
انها بسيطة للبناء, وقد نقوم بتعديلها لتناسب بعض التطبيقات واحتياجات المعايير الخاصة بالصناعة. على الرغم من كونها شفافة بطبيعتها, يمكن إنتاج السيليكون بمجموعة متنوعة من الألوان. قد نغير معامل الاحتكاك حسب الضرورة وننتج مواد ذات صلابة أو ليونة مختلفة.