Silicone là gì?

Silicone là một hợp chất vô cùng quan trọng trong đời sống thường ngày của chúng ta. Silicone là một trong các thành phần quan trọng tạo nên các nguyên vật liệu sử dụng trong gần như tất cả các lĩnh vực như xây dựng, điện tử, cơ khí… Có thể mọi người đều biết chất này, nhưng không phải ai cũng biết nó bao gồm những gì và nó được sản xuất như thế nào.

Silicone được làm bằng gì?

Trong khi chuỗi chính của các polyme tổng hợp hữu cơ phổ biến bao gồm các nguyên tử cacbon (C) lặp lại, thì silicone lại là một “polyme tổng hợp vô cơ” có chuỗi chính được làm từ polysiloxan, là sự lặp lại của các nguyên tử silic(Si) và oxy(O).

Để tạo nên các thuộc tính và tính chất khác nhau cho các loại vật liệu khách nhau, các đơn vị hữu cơ có thể được thêm vào và được xem là side chain trong thành phần cấu tạo phân tử của Silicone.

Các nguồn chính của silicone là đá silica có nguồn gốc tự nhiên (SiO2), nước và metanol có nguồn gốc từ khí tự nhiên. Từ những vật liệu này, thông qua các phản ứng hóa học phức tạp, silicone được tổng hợp. Ví dụ như polydimethylsiloxane được sản xuất rộng rãi, thì khoảng 60% thành phần có nguồn gốc từ silica và nước.

Silicone được tạo ra như thế nào?

Silicone được sản xuất theo sơ đồ quy trình tương tự như sơ đồ dưới đây. Silicone được nhóm thành chất lỏng, cao su, cao su lỏng, nhựa và silan.

Shin-Etsu có những loại sản phẩm silicone nào?

Trong những năm qua, Shin-Etsu Chemical đã phát triển nhiều dòng sản phẩm đa dạng tận dụng tối đa các tính năng đặc biệt của silicone. Ngày nay, các dịch vụ của chúng tôi bao gồm hơn 5.000 sản phẩm được thiết kế để đáp ứng nhu cầu trong nhiều ngành khác nhau, bao gồm sản xuất điện/điện tử, ngành xây dựng, ngành ô tô, mỹ phẩm và đồ vệ sinh cá nhân cũng như ngành hóa chất.

Các sản phẩm silicon có sẵn ở nhiều dạng, như được mô tả dưới đây.
Các monome silane (hợp chất silic hữu cơ) được thủy phân và trùng hợp để tạo ra silicon, là các polyme.

Các tính năng do liên kết siloxane mang lại

Silicones là vật liệu có đặc tính cao thể hiện cả đặc tính vô cơ và hữu cơ. Silicone có một loạt các tính năng hữu ích và khác biệt, liên quan trực tiếp đến cấu trúc phân tử của chúng.
Mỗi silicone bao gồm các chuỗi bên (side chain) nhóm hữu cơ được gắn vào một chuỗi liên kết siloxane chính (-Si-O-Si-). Xương sống của các liên kết siloxan này là một đặc điểm chung với các vật liệu vô cơ như thủy tinh và thạch anh. Liên kết siloxane có năng lượng liên kết cao hơn nhiều so với liên kết C-C và C-O tạo thành chuỗi chính của polyme hữu cơ. Với năng lượng liên kết cao, các liên kết siloxane sẽ không bị phá vỡ ngay cả ở nhiệt độ khoảng 200°C. Chúng cũng ổn định về mặt hóa học, có khả năng chịu nhiệt và thời tiết cao.

Các tính năng do cấu trúc phân tử của Silicone

Cấu trúc phân tử của dimethyl silicone, chứa sáu liên kết Si-O theo hình xoắn ốc 360°, rất linh hoạt. Bề mặt của polymer silicon được bao phủ bởi các nhóm methyl kỵ nước (hữu cơ) và năng lượng bề mặt thấp. Cấu trúc phân tử này là thứ mang lại cho silicone các đặc tính độc đáo của chúng, bao gồm khả năng chống lạnh, chống thấm nước và dễ tháo rời (không dính); và tính chất của chúng phần lớn không phụ thuộc vào nhiệt độ.

Cấu trúc đa dạng của các phân tử silicone là những gì mang lại cho silicone nhiều tính năng đặc biệt. Các kỹ sư cũng đã phát triển các công nghệ pha trộn để thêm chức năng, tạo ra các vật liệu tổng hợp kết hợp các đặc tính của silicon và các vật liệu khác. Do đó, silicon có thể được sử dụng để tạo ra các vật liệu có chức năng cao hơn. Như bạn có thể thấy, silicon là một nhóm các vật liệu chức năng tiên tiến mang lại khả năng gần như vô hạn.

Ứng dụng của Silicone

Silicone được ứng dụng gần như hầu hết tất cả các lĩnh vực trong đời sống như ô tô, hàng không, xây dựng, điện tử…..

Ô tô – Automotive

Trong lĩnh vực ô tô, mỡ silicon thường được sử dụng làm chất bôi trơn cho các bộ phận phanh vì nó ổn định ở nhiệt độ cao, không tan trong nước và ít có khả năng bị hôi hơn nhiều so với các chất bôi trơn khác. Dầu phanh DOT 5 dựa trên silicon lỏng.

Dây bugi ô tô được cách điện bằng nhiều lớp silicon ngăn tia lửa nhảy sang dây bên cạnh gây đánh lửa nhầm. Ống silicon đôi khi được sử dụng trong hệ thống nạp ô tô (đặc biệt đối với động cơ có cảm ứng cưỡng bức).

Hàng không – Aerospace

Silicone là vật liệu được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ do đặc tính bịt kín, tính ổn định trong phạm vi nhiệt độ khắc nghiệt, độ bền, chất lượng giảm âm và chống rung cũng như đặc tính chống cháy tự nhiên. Duy trì chức năng tối ưu là điều tối quan trọng đối với sự an toàn của hành khách trong ngành hàng không vũ trụ, vì vậy mỗi bộ phận trên máy bay đều yêu cầu vật liệu hiệu suất cao.

Các loại silicon hàng không vũ trụ được phát triển đặc biệt ổn định từ -70 đến 220 °C, các loại này có thể được sử dụng để chế tạo các miếng đệm cho cửa sổ và cửa cabin. Trong quá trình hoạt động, máy bay trải qua những dao động nhiệt độ lớn trong một khoảng thời gian tương đối ngắn; từ nhiệt độ đóng băng khi bay ở độ cao tối đa đến nhiệt độ xung quanh khi ở trên mặt đất ở các nước nóng. Cao su silicon có thể được đúc với dung sai chặt chẽ đảm bảo các miếng đệm tạo thành các vòng đệm kín khí cả trên mặt đất và trên không, nơi áp suất khí quyển giảm.

Xây dựng – Building Construction

Sức mạnh và độ tin cậy của cao su silicon được công nhận rộng rãi trong ngành xây dựng. Chất trám và keo silicone một thành phần được sử dụng phổ biến để bịt kín các khoảng trống, mối nối và kẽ hở trong các tòa nhà. Silicon một phần xử lý bằng cách hấp thụ độ ẩm trong không khí, giúp đơn giản hóa việc lắp đặt. Trong hệ thống ống nước, mỡ silicon thường được bôi lên các vòng chữ O trong vòi và van bằng đồng thau, ngăn không cho vôi dính vào kim loại.

Điện tử – Electronics

Các thành phần điện tử đôi khi được bọc trong silicone để tăng tính ổn định chống sốc cơ học và điện, bức xạ và rung động, một quá trình được gọi là “làm bầu”. Silicone được sử dụng ở những nơi đòi hỏi độ bền và hiệu suất cao của các bộ phận trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt, chẳng hạn như trong không gian (công nghệ vệ tinh). Chúng được chọn trên lớp bọc polyurethane hoặc epoxy khi cần có dải nhiệt độ hoạt động rộng (−65 đến 315 °C). Silicone cũng có ưu điểm là ít tỏa nhiệt trong quá trình đóng rắn, độc tính thấp, tính chất điện tốt và độ tinh khiết cao.

Silicone thường là thành phần của keo tản nhiệt được sử dụng để cải thiện quá trình truyền nhiệt từ các linh kiện điện tử tản nhiệt sang tản nhiệt.

Hay liên hệ ngay với chúng tôi để được tư vấn nhanh nhất về các sản phẩm được làm từ Silicone, phù hợp với từng ứng dụng của các bạn.

Nguồn bài viết được tham khảo từ: Shin-Etsu