Silicona
clase estructural de compuestos químicos (es) Traducir
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Molde de silicona (azul).
Implantes de silicona.

La silicona ye un polímeru inorgánicu deriváu del polisiloxano, ta constituyíu por una serie d'átomos de siliciu y osíxenu alternaos. Nun tien golor nin color. La silicona ye inerte y estable a altes temperatures, lo que la fai preséu en gran variedá d'aplicaciones industriales, como llubricantes, adesivos, moldes, y n'aplicaciones médiques y quirúrxiques, como prótesis valvulares, cardiaques y enllantes de mames.

Puede esterilizarse con óxidu d'etilenu, radiación y procesos d'autoclave. Constitúin la caña más importante de los derivaos organosilícicos; la carauterística esencial de los polímeros ye la de presentar na so molécula, amás del enllace siliciu-carbonu, l'enllaz siliciu-osíxenu, que da orixe al so nome: siliconas.

Amás, denominar silicona a la familia de compuestos químicos sintetizaos per primer vegada en 1938.

Historia

En 1824, el suecu Berzelius, basándose na hipótesis del francés Lavoisier con al respective de los óxidos metálicos y aprovechando los trabayos del inglés Davy, demostró la estructura del xil aisllando'l siliciu. Berzelius llogró'l tetracloruro de siliciu SiCl
4 y l'alemán Friedrich Wöhler el siliciu-cloroformu» SiHCl
3 (triclorosilano); el francés Charles Friedel y l'estauxunidense James Crafts prepararon ente 1863 y 1866 los primeres compuestos de siliciu-carbonu por reacción del cinc dietilo Zn(C
2H
5)
2 sobre'l tetracloruro de siliciu. En 1872 l'alemán Albert Ladenburg foi'l primeru en reparar la formación d'un fluyíu de polisiloxano hidrolizado, el dietildietoxisilicio (C
2H
5).

Sicasí l'interés menguó hasta qu'a principios de sieglu fueron afayaos los polímeros de la silicona pol químicu inglés F. S. Kipping, a quien se considera un pioneru na tema. Atopábase buscando elementos estereoisoméricos, pa poder llograr unu que fuera compatible colos fluyíos hidráulicos, el cauchu sintéticu y, amás, que fuera capaz de repeler a l'agua. Buscaba que fuera útil pa la guerra, yá que pretendía atopar una forma de faer menos pesaos los equipos y ameyorar los artiluxos pa les máquines, los carros y los zapatos de soldaos que tuvieren nel frente de combate. Dende 1903 Kipping trabayó en buscar nueves téuniques pa la síntesis d'una variedá de compuestos orgánicos que contenga siliciu. A estes nueves sustancies, llamar siliconas y de primeres destináronse como llubricantes, cuantimás mientres la Segunda Guerra Mundial. Empezar a llograr industrialmente a partir de 1930.

Kipping y Matt Saunders acuñaron la pallabra silicona en 1901 pa describir el polidifenilsiloxano por analoxía de la so fórmula, Ph
2SiO (Ph significa fenilo, C
6H
5), cola fórmula de la cetona benzofenona, Ph
2CO (denomada orixinalmente silicocetona). Kipping yera bien consciente de que'l polidifenilsiloxano yera poliméricu ente que la benzofenona yera monomérica y señaló que Ph
2SiO y Ph
2CO teníen químiques bien distintes.[1] El descubrimientu de les diferencies estructurales ente les molécules de Kipping y les cetonas significó que la silicona yá nun yera'l términu correutu (anque sigue siendo d'usu común) y que'l términu siloxanes ye correutu acordies cola nomenclatura de química moderna.[2]

Tratando de combinar les propiedaes de los compuestos de carbonu colos compuestos de siliciu, un investigador de Corning Inc. (EE.XX.), J.F. Hyde inventó les siliconas en 1938. La empresa Dow Corning foi fundada en 1943 pa esplotar la invención que condució a un gran númberu de resines, barnices, elastómeros y otros usos humanos, que'l so uso Kipping nunca pudo imaxinase. En 1949, cuando morrió Kipping, yá había publicar cerca de 51 artículos sobre la tema.

Tomando a Kipping como pioneru, la Sociedá Histórica Plástica crear en 1986, pa llamar l'atención sobre'l patrimoniu de la industria del plásticu, fomentar l'estudiu d'otros polímeros, incluyendo los sintéticos, cauchos y elastómeros.

Orixe

Estructura química de polidimetilsiloxano (PDMS).

El productu primariu pa la ellaboración de siliconas ye'l xil (dióxidu de siliciu), abondo abondosu na arenisca, nel sable de sablera y otres roques similares; el xil tamién ye'l principal ingrediente del vidriu. Les siliconas ellaborar a partir de clorosilanos, tetraetoxisilano y otros compuestos de siliciu similar. Dependiendo de les condiciones del so llogru y de posteriores procesos químicos,

Carauterístiques

  • Resistente a temperatures estremes (–60 a 250 °C).
  • Resistente albentestate, l'ozonu, la radiación y el mugor.
  • Bona resistencia al fueu.
  • Escelentes propiedaes llétriques como aislante.
  • Gran resistencia a la deformación por compresión.
  • Aptu pa usu alimenticiu y sanitariu.
  • Tien la facultá d'estendese.
  • Permeabilidá al gas
  • Vida útil llarga *

Capacidá de repeler l'agua y formar xuntes de estanqueidad, anque les siliconas nun son hidrófobes

Clasificación

Les siliconas pueden clasificase en rellación al llargor de les sos molécules, qu'inflúi nel so usu:

  • Gaseoses: menores a 10 unidaes básiques.
  • Aceites: ente 10 y 100 unidaes básiques.
  • Resines: ente 100 y 500 unidaes básiques.
  • Gomes: ente 500 y 2000 unidaes básiques.

Propiedaes

Pola so composición química de siliciu y osíxenu, ye flexible y nidiu al tactu, nuna mancha, nun se folia, nun avieya, ye resistente al usu que-y dean, polo que nun se folia, nun contamina, y puede adoptar formes y llucise en colores, tien una baxa conductividá térmica, y una baxa reactividá química, nun ye compatible cola crecedera microbiolóxica, nun ye tóxica, tien resistencia al osíxenu, a la radiación de los rayos ultravioleta y al ozonu, ye altamente permeable a los gases a la so temperatura ambiente de 25 °C.

Propiedaes mecániques

Resistencia a la tracción de 70 kg/cm2 con una elongación permediu de 400%. Caltién estos valores entá dempués de llargues esposiciones a temperatures estremes.

Propiedaes llétriques

Ye flexible, elástica y aislante, calteniendo les sos propiedaes a temperatures estremes onde otros materiales nun soportaríen.

Biocompatibilidad

Ta formulada cola FDA Biocompatiblity Guidelines pa productos melecinales. Ye inodora, insípida y nun desenvuelve bacteries, nun ye corroyente con otros materiales.

Resistencia química

Tienen un bon comportamientu en contautu cola mayoría d'axentes químicos, pero son atacaos poles grases, los disolventes. La silicona aguanta dellos químicos, incluyendo dellos ácidos, oxidantes químicos, amoniacu y alcohol isopropílico. La silicona s'hincha cuando s'espón a solventes non polares como'l bencenu y el tolueno.

Graos de silicona

Fluyíos

La so cadarma ta constituyíu por un encadenamientu d'átomos de siliciu y d'osixeno. Los fluyíos más corrientes llámense PDMS (polidimetilsiloxanos). Los sos principales usos son:

  • Refrigeración.
  • Dieléctricos.
  • Ceres y productos d'apolazadura.
  • Antiespumante.
  • Emplegaos a la cosmética, farmacia y medicina.

Esisten distintos compuestos derivaos de los fluyíos:

  • Emulsiones
  • Pasties y grases
  • Antiespumantes

Elastómeros

Formular a partir de cadenes lliniales reactives a les que s'amieste un axente reticulante y cargues minerales, pa otorgar bones propiedaes mecániques. Los sos principales usos son:

  • Xuntes sellaos
  • Aislamientu de cables
  • Conducción de gases y líquidos calientes
  • Prótesis y aparatos quirúrxicos
  • Compuestos de selláu

Resines

Al ser resines, son polímeros de masa molecular relativamente baxa que tienen una estructura tridimensional. Los sos principales usos son:

  • Barnices aislantes
  • Pintures industriales
  • Axentes de encapsulación y impregnación

Composición química

Los polímeros de silicona producir por condensación intermolecular de silanoles, que llógrense por hidrólisis d'haluros de siliciu. Los átomos de Siliciu pueden xunise a unu o más sustituyentes orgánicos, creando compuestos con diverses propiedaes y aplicaciones.

Composición química de la silicona

Pueden llograse distintes estructures de siloxanos dependiendo del grupu R. Esisten dos tipos de siliconas en rellación a la so composición y la so forma de polimerización:

  1. Polimerización por condensación
  2. Polimerización por adición

La diferencia principal ente los dos tipos ye que mientres la polimerización por condensación fórmense subproductos (alcohol) ente que na polimerización por adición non.

Amás, les siliconas por adición, al nun formar sub-productos, convertir nel elastómero más estable dimensionalmente, pero'l so costu ye mayor comparáu al de los otros pola presencia del platino o paladiu na so composición, pa llograr una meyor impresión y positivu.

Siliconas por condensación

Son de condensación yá que se llogra como subproductu etanol.

Composición

  1. Polímeru Polidimetil siloxano con grupu terminal hidroxilo
  2. Activador (catalizador) Octanoato d'Estañu Material de rellenu Xil coloidal
  3. Axente entrecruzador de cadenes Acedu alquílico
  4. Plastificante Dibutil ftalato
  5. Colorante

2 + 4 catalizador

1 + 3 bases

Presentación y proporción

  • Pote base (silicona pesada)
  • Tubu activador
  • Tubu silicona fluyida

Una cuyarada de base + un diámetru d'activador → tomar impresión → con silicona fluyida en xeringa, enriba de la de base, tomar la impresión.

Ventayes

  • Ensin sabor nin golor desagradable *

Escelente recuperación de la deformación Resistente al esgaño * Tiempu de trabayu y polimerización ajustable

  • Relativamente económiques
  • Llimpiu de trabayar

Desventaxes

  • Baxa estabilidá dimensional
  • Rique de vaciáu casi inmediatu (20-30 min.) → por que recupere la memoria elástica y endurézase
  • Hidrofóbicu *

Rique de espatulado manual

  • Tiempu de expiración curtiu

Siliconas por adición

Son de adición porque nun lliberar un subproductu como tal, solo hai lliberación de H2, que nun afecta la contraición, solo'l vaciáu.

Composición

  1. Polímeru → Polivinil siloxano.
  2. Activador (catalizador) → Acedu cloru platínico.
  3. Material de rellenu → Xil coloidal.
  4. Axente entrecruzador de cadenes → Silano.
  5. Plastificante → Dibutil ftalato.
  6. Colorante.

Presentación y proporción

  • Pote → base.
  • Tubu → catalizador.
  • Tubu → silicona fluyida.
  • Puede presentase nun dispositivu de automezcla.
  • Entemecer n'iguales cantidaes la base y el catalizador.

Ventayes

  • Son los más exactos disponibles.
  • Golor y sabor prestosu.
  • Escelente estabilidá dimensional.
  • Alta recuperación a la deformación.
  • Estables a la desinfeición.
  • Disponible en dispositivos de automezcla → cuando utilizamos dispositivos de automezcla evitamos la formación de burbuyes, una y bones les proporciones son exactes.
  • Hidrofílicos.
  • Vaciáu dempués de 1 hora, a lo menos → cosa que'l H2 tópase lliberáu y nun alterie'l vaciáu nel yelsu.

Desventaxes

  • Caros.
  • Sensibles a contaminante.
  • Lliberación d'hidróxenu (volátil) mientres la polimerización, el vaciáu nun tien de faer se de forma inmediata (1 –24 hrs).
  • Permagnum.
  • Aquasil.
  • President.

En resume

VentayesDesventaxes
Son bien exactos, con gran reproducción de detalle, elasticidá y resistencia fayadices. Amás el so costu económicu ye baxu, nel casu de condensación.Si polimerizan por condensación mala estabilidá dimensional. La so vida n'almacén ye curtia.
Si polimerizan por adición, escelente estabilidá dimensional, color, golor y sabor prestosu, nun riquir de portaimpresión individual nin adesivu.L'alta hidrofobicidad de les siliconas enzanquen tomar d'impresión nun ambiente húmedo y tamién el llograr un positivu de yeso piedra llibre de burbuyes.

Usos y aplicaciones

Pol so versatilidad foi usáu con ésitu en múltiples productos de consumu diariu. Tal ye'l casu de laques pal pelo, llabiales, proteutores solares y cremes humectantes. Dada la so baxa reactividá foi llargamente usada na industria farmacéutico en confección de cápsules pa facilitar la ingestión de delles melecines, en antiácidos so la designación d'escandil. Hai más de 1000 productos médicos nos cualos la silicona ye un componente. Tamién ye una sustancia comúnmente usada como llubricante na superficie interna de les xeringues y botelles pal caltenimientu de derivaos del sangre y melecines intravenoses. Los marcapasos, les válvules cardiaques y el Norplant usen recubrimientos de silicona. Son tamién fabricaos con silicona artefautos implantables como les articulaciones artificiales (rodíes, cadriles), catéteres pa quimioterapia o pa la hidrocefalia, sistemes de drenaxe, implantes.

Otra aplicación ye la silicona para moldes como alternativa al látex na fabricación de moldes poles sos propiedaes flexibles y antiadherentes.

Pueden entamase los siguientes grupos:

Instrumentos de cocina

  • La silicona puede utilizase cuando se riquir un contautu colos alimentos, nun ye tóxica y ye inodora.
  • Usar n'instrumentos pa enfornar ya instrumentos de cocina.
  • Utilízase como aislante n'agarraderes, resistentes al calor
  • Emplegar en moldes pa chocolate, xelu, galletes,

Industria automotriz

La grasa de silicona utilízase de normal como un llubrificante pa los componentes del frenu, los cables de les buxíes tán aisllaos por múltiples capes de silicona, los compuestos de silicona utilícense como recubrimientos y selladores pa bolses d'aire.

Revestimientos

La película de silicona puede aplicase a sustratos a base de xil tales como vidriu pa formar un revestimiento hidrófobu xuníu covalentemente.

=== Articulaciones d'acuariu Utilizar como un sellador, pa xunir plaques de vidriu.

Antiespumante

Les siliconas utilícense como compuestu activu en antiespumantes por cuenta de la so baxa solubilidá n'agua y bones propiedaes d'estensión.

Llaváu en secu

La silicona n'estáu líquidu puede usase como disolvente de llimpieza en secu, apurriendo una alternativa menos dañible pal mediu ambiente.

Electrónica

Los componentes electrónicos dacuando tán envolubraos en silicona p'aumentar la estabilidá contra'l choque mecánico y llétrico, la radiación y la vibración.

Llubrificantes

Les grases de silicona utilizar nes cadenes de bicicletes. Tamién hai llubrificantes personales de silicona pa usu en procedimientos médicos o actividá sexual.

Impresión de silicona

Medicina

La forma de xel usar en vendajes y apósitos, implantes de senu, implantes testiculares, implantes pectorales, lentes de contautu, y una variedá d'otros usos médicos.

Xinecoloxía

N'alternatives ecolóxiques pa la menstruación como les copes menstruales.

Oftalmoloxía

En lentes intraoculares de silicona úsase, dempués de la estracción de tabayones.

Cuidu personal

Formen parte de acondicionadores, xeles y xampúes pal pelo; utilizar nos biberones, en llubrificantes personales y xuguetes sexuales.

Fontanería y la construcción d'edificios

Na industria de la construcción hai selladores y masilles de silicona. En plomería, la grasa de silicona aplicar a los grifos y válvules, evitando que'l cal xuntar al metal.


Xuguetes

Les pelotes de silicona de gran rebote son un xuguete común, esistiendo munches formes y variaciones.

Tamién esisten mordedores pa ñácaru de silicona 100% orgánica alimentaria, llibres de BPA, PVC y ftalato.

Considerancies de seguridá y ambientales

Los investigadores conclúin que nun hai "efeutos nocivos marcaos nos organismos del mediu ambiente" reparáronse pa siliconas . Son biodegradables , pero son absorbíos polos sólidos n'instalaciones de tratamientu d'agües residuales .

Producción y comercialización

La demanda mundial de siliconas averó $12.5 mil millones (dólares EE.XX.) en 2008, un 4% más que l'añu anterior. Sigue crecedera similar nos años siguientes hasta llegar a $13.5 mil millones en 2010.

Los principales fabricantes mundiales de materiales de base de silicona pertenecen a tres organizaciones rexonales: el Centru Européu de Silicona (CES) en Bruxeles, Bélxica, el Conseyu de Salú y Seguridá del Mediu Ambiente (SEHSC) en Herndon, Virginia, EE.XX., y l'Asociación de la Industria de Silicona de Xapón (SIAJ) en Tokiu, Xapón. El Conseyu Mundial de Silicona (GSC) actúa como una estructura paragües sobre les organizaciones rexonales. La so principal misión ye promover la seguridá de les siliconas dende una perspeutiva de salú, seguridá y del mediu ambiente.

Alvertencia

N'inglés el términu pa la silicona ye silicone, y nun tien de confundir se con silicon, que significa siliciu, un metaloide cristalín llargamente utilizáu n'equipos electrónicos.

F. Kipping espón la pallabra «silicona» en 1901 pa describir polidifenilsiloxano por analoxía de la so fórmula, Ph2SiO (Ph significa fenilo, C6H5), cola fórmula de la benzofenona cetona, Ph2CO.

Ver tamién

  • Goma EVA

Referencies

  1. ↑ Frederick Kipping, L. L. Lloyd (1901). «XLVII.-Organic derivatives of silicon. Triphenylsilicol and alkyloxysilicon chlorides». J. Chem. Soc., Trans. 79:  páxs. 449-459. doi:10.1039/CT9017900449.
  2. ↑ Oxford University: Inorganic Polymers. ISBN 978-0-19-535131-6.

Bibliografía

  • Billmeyer J., Ciencia De Los Polímeros, Barcelona, 2004.
  • Cardarelli, F., Materials Handbook, Springer-Verlag, London, 2000.
  • Hill J., Kolb, D., Química Pa El Nuevu Mileniu, Méxicu, 1999.
  • Peña Andrés, J., Seleición de Materiales nel Procesu de Diseñu, ediciones CPG., Barcelona,2008.

Enllaces esternos




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