Quando se trata de materiais avançados, o silicone é, sem dúvida, um tema em voga. O silicone é um tipo de material polimérico composto por silício, carbono, hidrogênio e oxigênio. Ele difere significativamente dos materiais de silício inorgânicos e apresenta excelente desempenho em diversas áreas. Vamos analisar mais a fundo as características, o processo de descoberta e as aplicações do silicone.
Diferenças entre silicone e silício inorgânico:
Primeiramente, existem diferenças óbvias na estrutura química entre o silicone e o silício inorgânico. O silicone é um material polimérico composto de silício e carbono, hidrogênio, oxigênio e outros elementos, enquanto o silício inorgânico refere-se principalmente a compostos inorgânicos formados por silício e oxigênio, como o dióxido de silício (SiO₂). A estrutura à base de carbono do silicone confere-lhe elasticidade e plasticidade, tornando-o mais flexível em aplicações. Devido às características da estrutura molecular do silicone, ou seja, a energia de ligação Si-O (444 J/mol) é maior que a da ligação C-C (339 J/mol), os materiais de silicone apresentam maior resistência ao calor do que os compostos poliméricos orgânicos em geral.
Descoberta do silicone:
A descoberta do silicone remonta ao início do século XX. Nos primórdios, os cientistas sintetizaram com sucesso o silicone introduzindo grupos orgânicos em compostos de silício. Essa descoberta inaugurou uma nova era para os materiais de silicone e lançou as bases para sua ampla aplicação na indústria e na ciência. A síntese e o aprimoramento do silicone avançaram significativamente nas últimas décadas, impulsionando a inovação e o desenvolvimento contínuos desse material.
Silicones comuns:
Os silicones são uma classe de compostos poliméricos amplamente encontrados na natureza e sintetizados artificialmente, incluindo diversas formas e estruturas. Seguem alguns exemplos de silicones comuns:
Polidimetilsiloxano (PDMS): O PDMS é um elastômero de silicone típico, comumente encontrado em borracha de silicone. Possui excelente flexibilidade e alta estabilidade térmica, sendo amplamente utilizado na fabricação de produtos de borracha, dispositivos médicos, lubrificantes, etc.
Óleo de silicone: O óleo de silicone é um composto de silicone linear com baixa tensão superficial e boa resistência a altas temperaturas. É comumente utilizado em lubrificantes, produtos para cuidados com a pele, dispositivos médicos e outras áreas.
Resina de silicone: A resina de silicone é um material polimérico composto por grupos de ácido silícico com excelentes propriedades de resistência ao calor e isolamento elétrico. É amplamente utilizada em revestimentos, adesivos, embalagens eletrônicas, etc.
Borracha de silicone: A borracha de silicone é um material semelhante à borracha, com alta resistência à temperatura, resistência às intempéries, isolamento elétrico e outras propriedades. É amplamente utilizada em anéis de vedação, capas protetoras de cabos e outras aplicações.
Esses exemplos demonstram a diversidade das siliconas. Elas desempenham um papel importante em diferentes áreas e têm uma ampla gama de aplicações, desde a indústria até o cotidiano. Isso também reflete as características diversificadas das siliconas como um material de alto desempenho.
Vantagens de desempenho
Em comparação com compostos de cadeia carbônica comuns, o organosiloxano (polidimetilsiloxano, PDMS) apresenta algumas vantagens de desempenho exclusivas, o que lhe confere excelente performance em diversas aplicações. A seguir, algumas dessas vantagens em relação aos compostos de cadeia carbônica comuns:
Resistência a altas temperaturas: Os organosiloxanos possuem excelente resistência a altas temperaturas. A estrutura de ligações silício-oxigênio torna os organosiloxanos estáveis em altas temperaturas e pouco propensos à decomposição, o que proporciona vantagens para sua aplicação em ambientes de alta temperatura. Em contraste, muitos compostos comuns de cadeia carbônica podem se decompor ou perder desempenho em altas temperaturas.
Baixa tensão superficial: Os organosiloxanos apresentam baixa tensão superficial, o que lhes confere boa molhabilidade e lubricidade. Essa propriedade faz com que o óleo de silicone (uma forma de organosiloxano) seja amplamente utilizado em lubrificantes, produtos para cuidados com a pele e dispositivos médicos.
Flexibilidade e elasticidade: A estrutura molecular do organosiloxano confere-lhe boa flexibilidade e elasticidade, tornando-o uma escolha ideal para a preparação de borrachas e materiais elásticos. Isso faz com que a borracha de silicone tenha um bom desempenho na fabricação de anéis de vedação, componentes elásticos, etc.
Isolamento elétrico: O organosiloxano apresenta excelentes propriedades de isolamento elétrico, o que o torna amplamente utilizado na área da eletrônica. A resina de silicone (uma forma de siloxano) é frequentemente usada em materiais de encapsulamento eletrônico para fornecer isolamento elétrico e proteger os componentes eletrônicos.
Biocompatibilidade: O organosiloxano apresenta alta compatibilidade com tecidos biológicos e, portanto, é amplamente utilizado em dispositivos médicos e na área biomédica. Por exemplo, a borracha de silicone é frequentemente usada na preparação de silicone para órgãos artificiais, cateteres médicos, etc.
Estabilidade química: Os organosiloxanos apresentam alta estabilidade química e boa resistência à corrosão por diversos produtos químicos. Isso permite a expansão de sua aplicação na indústria química, como na fabricação de tanques químicos, tubulações e materiais de vedação.
De modo geral, os organosiloxanos possuem propriedades mais diversas do que os compostos de cadeia carbônica comuns, o que lhes permite desempenhar um papel importante em muitas áreas, como lubrificação, vedação, medicina e eletrônica.
Método de preparação de monômeros organossilícios
Método direto: Sintetizar materiais organossilícios através da reação direta do silício com compostos orgânicos.
Método indireto: Preparação de organossilícios por meio de craqueamento, polimerização e outras reações de compostos de silício.
Método de polimerização por hidrólise: Preparar organossilício por polimerização por hidrólise de silanol ou álcool silano.
Método de copolimerização em gradiente: Sintetiza materiais organossilícios com propriedades específicas por meio de copolimerização em gradiente.
Tendência do mercado de organossilícios
Aumento da demanda em áreas de alta tecnologia: Com o rápido desenvolvimento das indústrias de alta tecnologia, a demanda por organossilícios com excelentes propriedades, como resistência a altas temperaturas, resistência à corrosão e isolamento elétrico, está aumentando.
Expansão do mercado de dispositivos médicos: A aplicação do silicone na fabricação de dispositivos médicos continua a se expandir e, combinada com a biocompatibilidade, traz novas possibilidades para o campo dos dispositivos médicos.
Desenvolvimento sustentável: A crescente conscientização ambiental impulsiona a pesquisa de métodos ecológicos de preparação de materiais de silicone, como o silicone biodegradável, visando um desenvolvimento mais sustentável.
Exploração de novos campos de aplicação: Novos campos de aplicação continuam a surgir, como eletrônica flexível, dispositivos optoeletrônicos, etc., para promover a inovação e a expansão do mercado de silicone.
Direções e desafios para o desenvolvimento futuro
Pesquisa e desenvolvimento de silicone funcional:Em resposta às necessidades de diferentes indústrias, o silicone dará mais atenção ao desenvolvimento de funcionalidades no futuro, como revestimentos de silicone funcionais, incluindo propriedades especiais como propriedades antibacterianas e condutoras.
Pesquisa sobre silicone biodegradável:Com o aumento da conscientização ambiental, a pesquisa sobre materiais de silicone biodegradáveis se tornará uma importante direção de desenvolvimento.
Aplicação de nano siliconeUtilizando nanotecnologia, pesquisa-se a preparação e aplicação de nanossilício para expandir sua aplicação em campos de alta tecnologia.
Ecologização dos métodos de preparaçãoPara os métodos de preparação de silicone, será dada maior atenção, no futuro, a rotas técnicas ecológicas e ambientalmente amigáveis, a fim de reduzir o impacto no meio ambiente.
Data da publicação: 15 de julho de 2024
