Il silicone: che cos’è? come è fatto?
Come viene fatto il silicone professionale?
Quali sono le proprietà del silicone?
Perchè ha tutte le caratteristiche che lo rendono uno dei prodotti chimici più versatile e utile?
Cerchiamo di dare qualche risposta!
Che cos’è il silicone?
Il silicone è un polimero che contiene silicio, combinato con carbonio, idrogeno e ossigeno e, in alcuni casi, altri elementi.
Com’è fatto il silicone: la struttura chimica
La struttura di base dei siliconi è costituita da poliorganosilossani, dove gli atomi di silicio sono legati all’ossigeno per creare il legame «silossano».
Le restanti valenze di silicio sono legate a gruppi organici, principalmente gruppi metilici (CH3): fenile, vinile o idrogeno.
I siliconi sono composti sintetici inerti che sono disponibili in una varietà di forme (olio, gomma, resina). Tipicamente resistenti al calore e simili alla gomma, sono presenti in sigillanti, adesivi, lubrificanti, applicazioni mediche, pentole e isolamento.
Proprietà del silicone
Il silicone, grazie alla sua struttura chimica, offre diversi vantaggi:
Stabilità termica (da -80 ° C a 250 ° C)
- Resistenza all’invecchiamento naturale (ossidazione, UV)
- Resistenza al fuoco, bassa emissione di fumi e fumi tossici, autoprotezione, ceramizzazione delle ceneri
Bassa tensione superficiale
- Buona bagnabilità su molti substrati
- Idrofobia (effetto perlante)
- Proprietà di rilascio o adesione, secondo necessità
- Eccezionale innocuità per un largo gamma di applicazioni
- Biocompatibilità, adatto per contatto con alimenti e applicazioni mediche
- Contatto con la pelle sicuro e confortevole
- Catena flessibile fino a -100 ° C per lubrificazione e gas migliorati prestazioni di permeabilità
- Facile lavorazione, ottima diffusione e capacità di rivestimento
- Disponibile in una varietà di forme -fluidi, elastomeri siliconici liquidi (LSR) e gomma indurita a caldo (HCR)
Tecnologie di produzione del silicone
Per comprendere che cos’è il silicone facciamo qualche passo indietro sui processi di produzione.
La materia prima dei siliconi sono clorosilani e grazie alla lavorazione (Idrolisi e Policondensazione) vengono realizzati due diversi prodotti di base di silicone: gomme e olii.
Queste materie prime possono essere vendute a clienti che hanno la capacità di trasformarle o sono usati direttamente per formulare siliconi speciali avanzati.
Ci sono due principali famiglie di prodotti di siliconi speciali: elastomeri e fluidi.
Queste due famiglie di prodotti includono una serie di tecnologie diverse con proprietà diversificate: RTV-1, RTV-2, HCR, LSR, emulsione, resina, grasso e composti.
I prodotti principali (oli, gomme, resine …) si ottengono attraverso l’idrolisi e policondensazione dei silossani.
2 famiglie di siliconi: elastomeri e fluidi, con un’ampia varietà di tecnologie con varie proprietà,
Si ottengono prodotti speciali.
Come è fatto il silicone: i clorosilani, i mattoni dei siliconi
I clorosilani sono composti chimici preparati facendo reagire la polvere di silicio e gas cloruro di metile (CH3CI) mediante sintesi diretta.
I metil clorosilani prodotti (trimetile, dimetile e metilclorosilano) sono i blocchi di costruzione per varie sostanze siliconiche.
Dal silicio ai clorosilani
La produzione di siliconi richiede innanzitutto la sintesi dei loro precursori: i clorosilani.
Questi vengono preparati facendo reagire la polvere di silicio (estratta da silice naturale mediante un processo elettrochimico) e CH3CI o metile gas cloruro (formato nella reazione tra HCI e CH30H o metanolo).
Questa reazione è chiamata sintesi diretta.
Viene eseguita in reattori di grandi dimensione e produce una miscela grezza di diversi clorosilani liquidi che devono essere separati per distillazione. I clorosilani prodotti sono gli elementi costitutivi con cui vengono poi prodotte le varie sostanze siliconiche: l’atomo centrale di silicio si lega agli atomi di cloro, ciascuno dei quali fornisce un potenziale sito reattivo per la reazione di idrolisi che consente la lunghezza e ramificazione della struttura molecolare del polimero.
I tre tipi di metilclorosilani ottenuti durante questa sintesi che vengono poi utilizzati produrre siliconi sono: trimetilclorosilano, dimetil diclorosilano e metile triclorosilano come mostrato negli schemi seguenti.
Dai clorosilani ai prodotti siliconici di base
I clorosilani subiscono idrolisi e policondensazione per dare i prodotti siliconici di base:
Oli e gomme sono composti a catena lineare reattivi o non reattivi. Quando i composti sono di consistenza fluida sono considerati oli. Quando la loro viscosità aumenta al punto di solidificarsi sono considerati gomme.
Anche oli e gomme possono essere soggetti a successive fasi di lavorazione fisica e chimica.
Le resine hanno una struttura ramificata che forma reticoli molecolari.
I prodotti siliconici di base hanno dunque una struttura molecolare basata su questi gruppi che risultano direttamente dalla lavorazione dei clorosilani.
L’idrolisi dei clorosilani forma la spina dorsale dei silossani
L’idrolisi produce polimeri a catena corta che devono poi essere allungati per dare il peso molecolare richiesto. I dimetil diclorosilani puri vengono idrolizzati per ottenere oli.
Le resine sono ottenute per idrolisi di una miscela di dimetile diclorosilani e mathyl triclorosilani, a cui vengono aggiunti solventi per evitare gelificante.
L’allungamento delle catene polimeriche mediante policondensazione
La policondensazione dei prepolimeri viene eseguita utilizzando catalizzatori. L’addizione di terminatori di catena consente la disattivazione delle estremità della catena polimerica che consente di ottenere oli non reattivi.
Per preparare alcuni prodotti di silicone con speciali proprietà richiede di modificare i gruppi CH3 (non reattivi) che sono inizialmente legati agli atomi di silicio. Questi gruppi vengono parzialmente sostituiti da altri gruppi non reattivi (-C6H5, ecc.) o gruppi reattivi (-H,CH = CH2, ecc.) primo o dopo l’idrolisi.
