Silicium versus siliconen

Wat is het verschil tussen hen?

Het is heel gemakkelijk om de woorden siliconen en silicium door elkaar te halen, omdat het enige zichtbare verschil is dat een van de woorden aan het eind een “e” heeft. Ook al zijn ze zo hetzelfde gespeld, deze twee woorden vertegenwoordigen twee heel verschillende stoffen. Beide materialen worden veel gebruikt, beide bevatten silicium en ze worden bijna hetzelfde gespeld, maar er zijn aanzienlijke verschillen.

de ene is een element uit het periodiek systeem, terwijl de andere een verbinding is die dat element bevat. Ze zijn niet hetzelfde, net zomin als je koolstof en vet hetzelfde zou kunnen noemen. Silicium is een natuurlijk chemisch element. Silicium, een niet-metaalachtig element, is een halfgeleidermateriaal dat gebruikt kan worden voor de productie van halfgeleiders en geïntegreerde schakelingen. Het stond vroeger bekend als "silicium".

Siliconen zijn een door de mens gemaakt product. Siliconen zijn een polyorganosiloxaan met siloxaan (—R₂Si—O—SiR₂—) als structurele eenheid, waarbij R staat voor organische groepen zoals methyl en fenyl. Dit type polymeer heeft een herhaalde Si—O-binding als hoofdketen, en de organische groep is direct verbonden met het siliciumatoom. De algemene formule is (waarbij n=1-3, m≥2).

Definitie en structuur
Siliconen is een polymeerverbinding die bestaat uit siloxaan-eenheden. De hoofdketen bestaat uit afwisselende silicium- en zuurstofatomen (Si-O-Si), wat vergelijkbaar is met de structuur van kwarts (siliciumdioxide), maar de zijketen is verbonden met organische groepen (zoals methyl en fenyl). De chemische formule kan worden uitgedrukt als [R₂SiO]ₙ, waarbij n staat voor het aantal silicium-zuurstofketensegmenten en m voor de polymerisatiegraad.

Toepassingsclassificatie
De belangrijkste producten zijn onder andere siliconenolie, siliconenrubber, siliconenhars, enz., die veel gebruikt worden in de cosmetica-industrie, de elektronica-industrie, de lucht- en ruimtevaart en andere sectoren.

Kort gezegd is silicium het chemische element Si, terwijl siliconen een synthetisch polymeer zijn. Het is van cruciaal belang voor professionals in de industrie en voor merkcommunicatie om het verschil tussen beide duidelijk te maken.

Wat is silicium?

Silicium (Silicium), een niet-metaalachtig element in de derde periode en vierde groep van het periodiek systeem, heeft als elementsymbool Si, atoomnummer 14 en een relatieve atomaire massa van 28.086. Er zijn twee soorten enkelvoudige stoffen: kristallijn en amorf. Kristallijn silicium is blauwgrijs, met een relatieve dichtheid van 2.32-2.34 g/cm³, een smeltpunt van 3 °C en een kookpunt van 1414 °C. Amorf silicium is een grijszwart poeder, onoplosbaar in water en waterstoffluoride-oplossing, maar oplosbaar in alkali en een mengsel van waterstoffluoride en salpeterzuur. Kristallijn silicium heeft een duidelijke geleidbaarheid, die lager is dan die van metalen en toeneemt met toenemende temperatuur. Hoogzuiver silicium gedoteerd met sporen fosfor kan worden gebruikt om n-type halfgeleiders te maken, en gedoteerd met sporen boor kan worden gebruikt om p-type halfgeleiders te maken. Het is inactief bij kamertemperatuur en heeft geen duidelijk effect op lucht, water en zuur (behalve waterstoffluoride en het bijbehorende mengsel). Het kan langzaam oplossen in een geconcentreerde alkalische oplossing om oplosbare silicaten te vormen en waterstof af te geven. Het kan reageren met halogenen om siliciumtetrahalogenide te vormen bij verhitting. Het kan bij hoge temperaturen reageren met niet-metalen elementen zoals zuurstof, koolstof, stikstof en zwavel. Het kan ook reageren met metalen zoals calcium en magnesium om overeenkomstige metaalsiliciden te vormen. Het kan oplossen in een mengsel van geconcentreerd salpeterzuur en waterstoffluoride om siliciumdioxide te vormen, dat vervolgens oplost in siliciumtetrafluoride.
Silicium is ook een zeer veelvoorkomend element. In de natuur komt het meestal voor in de vorm van complexe silicaten of siliciumdioxide en is het wijdverspreid aanwezig in gesteenten, grind en stof. Silicium staat qua reserves op de achtste plaats in het heelal. Het is wijdverspreid in stof, zand, planeten en planeten in verschillende vormen van siliciumdioxide (silicaten) of silicaten. Het siliciumgehalte in de aardkorst is na zuurstof het tweede. Silicium is echter zeldzaam in de natuur. Natuurlijk silicium wordt alleen gevonden in skarn-achtige zwavel- en polymetallische afzettingen in Fujian. Het is helder grijszilverwit, heeft een sterke metaalglans en is bros.
Dankzij de uitstekende halfgeleidereigenschappen is silicium het belangrijkste element geworden voor de productie van computerchips en is het onmisbaar in de elektronica-industrie, de computerindustrie, glasvezelcommunicatie en zonne-energie.

Waar wordt silicium voor gebruikt?

De belangrijkste toepassingsgebieden van silicium zijn halfgeleiders, nieuwe energie, chemische materialen, communicatietechnologie en andere moderne industrieën. De unieke eigenschappen ervan ondersteunen de ontwikkeling van belangrijke sectoren zoals de elektronica-industrie, fotovoltaïsche energieopwekking en de productie van silicium.

Silicium vormt snel en gemakkelijk een chemische binding met het element zuurstof (O), zodat het in de natuur zelden of nooit in zijn pure vorm wordt waargenomen. Het is echter in veel producten aanwezig en wordt in veel industriële toepassingen gebruikt

Silicium wordt meestal gebruikt voor commerciële doeleinden, waarbij geen scheiding en minimale verwerking van natuurlijke mineralen op basis van silicium vereist is. Enkele toepassingen van silicium zijn de industriële toepassing in siliciumzand, klei en steen. Portlandcement gebruikt silicaten voor stucwerk en mortel. Meng het met grind en siliciumzand en je hebt beton voor paden, wegen en funderingen. Silicium is ook bruikbaar bij de productie van witgoedkeramiek zoals porselein, terwijl siliciumdioxide het kernmateriaal is voor glasvezelcommunicatie.

Siliciumcarbiden, siliciumverbindingen, kunnen nuttig zijn als schuurmiddel en materiaal voor keramiek met hoge sterkte. Silicium vormt ook de basis voor synthetische polymeren, bekend als siliconen, waaronder siliconenrubber, siliconenolie en siliconenhars. Deze polymeren worden veel gebruikt in de auto-industrie (afdichtingen), medische apparatuur (katheters), de bouw (waterdichte materialen) en andere sectoren. De periode van eind 20e tot begin 21e eeuw wordt wel het Siliciumtijdperk genoemd, ook wel het "Informatietijdperk" of "Digitale Tijdperk". Dit alles is te danken aan de aanzienlijke impact van elementair silicium op de economie van de moderne wereld.  

Hoewel het slechts in een klein deel van de halfgeleiderelektronica wordt gebruikt, met minder dan 10%, is het zeer zuivere siliciumelement essentieel voor MOS- of metaaloxide-siliciumtransistoren. Geïntegreerde chips gebruiken silicium ook in de meest geavanceerde technologieën, zoals mobiele telefoons en computers. Zo is een metaaloxide-silicium-veldeffecttransistor (MOSFET) het populairste en meest succesvolle siliciumelement. Het is waarschijnlijk het meest geproduceerde element in een groot aantal toepassingen in de geschiedenis van technologie en wetenschap. Industrieën zoals aluminiumgieterijen, staalraffinaderijen en producenten van fijnchemicaliën gebruiken vaak vrij silicium om pyrogeen kiezelzuurHalfgeleider- en elektronica-industrie: Chipfabricage: Hoogzuiver silicium vormt het kernsubstraat van elektronische componenten zoals geïntegreerde schakelingen, CPU's en geheugen, en ondersteunt de werking van digitale apparaten zoals computers en smartphones. Het wordt toegepast in halfgeleiderlasers, led's, oled's en andere sectoren om te voldoen aan de behoeften van vermogenselektronica aan hoogefficiënte materialen.

‌Nieuwe energie en duurzame ontwikkeling‌

‌Fotovoltaïsche energieopwekking‌: Polysilicium van zonnekwaliteit is de belangrijkste grondstof voor fotovoltaïsche cellen en ondersteunt de grootschalige ontwikkeling van de wereldwijde fotovoltaïsche industrie.

‌Opslag van windenergie‌: Siliconenkitten worden gebruikt voor waterdichte afdichting en bescherming van componenten van windturbines om de duurzaamheid van de apparatuur te verbeteren.

Silicium is ook een essentieel element in de biologie, hoewel de dierenfysiologie slechts sporen van silicium in hun lichaam vereist. Het is echter bekend dat verschillende oceaansoorten, zoals zeesponzen en micro-organismen zoals radiolaria en diatomeeën, skeletstructuren op basis van silica afscheiden. Het is ook bekend dat silica zich in verschillende plantenweefsels afzet. 

Wat is siliconen?

In tegenstelling tot het element silicium is siliconen een synthetische verbinding die bestaat uit siloxanen. Siliconen bestaan uit silicium, zuurstof en andere elementen zoals waterstof en koolstof. Siliconen (er zijn er veel) zijn verbindingen met Si-C-bindingen en ten minste één organische groep die direct aan siliciumatomen is gebonden. Verbindingen die organische groepen via zuurstof, zwavel, stikstof, enz. aan siliciumatomen verbinden, worden doorgaans ook als organische siliciumverbindingen beschouwd. Polysiloxanen met silicium-zuurstofbindingen (-Si-O-Si-) als skelet zijn de meest talrijke, meest bestudeerde en meest gebruikte organische siliciumverbindingen en vertegenwoordigen meer dan 90% van het totale gebruik.

Dankzij de unieke structuur combineert siliconen de eigenschappen van zowel anorganische als organische materialen. Het heeft basiseigenschappen zoals een lage oppervlaktespanning, een lage viscositeit-temperatuurcoëfficiënt, een hoge samendrukbaarheid en een hoge gasdoorlaatbaarheid. Het heeft ook uitstekende eigenschappen zoals hoge en lage temperatuurbestendigheid, elektrische isolatie, oxidatiestabiliteit, weersbestendigheid, vlamvertraging, hydrofobiciteit, corrosiebestendigheid, niet-toxiciteit en fysiologische inertheid. Het wordt veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, elektronica, bouw, transport, chemische industrie, textiel, voedingsmiddelenindustrie, lichte industrie en de medische industrie. Siliconen worden voornamelijk gebruikt voor afdichting, verlijming, smering, coating, oppervlakteactiviteit, ontvormen, ontschuimen, schuimonderdrukking, waterdichting, vochtwering en inerte vulling. Met de voortdurende groei van het aantal en de verscheidenheid aan siliconen breiden de toepassingsgebieden zich voortdurend uit, waardoor een belangrijk productsysteem ontstaat dat uniek is in de chemische industrie voor nieuwe materialen. Veel variëteiten zijn onmisbaar en kunnen niet worden vervangen door andere chemicaliën.
Organismen hebben ook de deelname van siliconen nodig bij de stofwisseling. Deze siliconen komen meestal voor in de vorm van silicaten of silaanethers. Siliconen spelen een belangrijke rol in verschillende lichaamsfuncties en zijn direct gerelateerd aan de opname van mineralen. Een gemiddeld mens heeft ongeveer zeven gram silicium, wat veel meer is dan andere belangrijke mineralen zoals ijzer. IJzer en silicium zijn essentiële elementen voor het menselijk lichaam en spelen een zeer belangrijke rol bij het behoud van een normale stofwisseling.
Organische siliciummaterialen kunnen worden onderverdeeld in: silaankoppelingsmiddelen (chemische reagentia van organisch silicium), bioactief organisch silicium, siliconen olie (siliconenvet, siliconenemulsie, siliconen oppervlakteactieve stof), op hoge temperatuur gevulkaniseerd siliconenrubber, vloeibaar siliconenrubber, siliconenhars, composieten, enz. op basis van hun verschillende vormen.

Afhankelijk van hun verschillende vormen kunnen siliconenmaterialen worden onderverdeeld in: silaankoppelingsmiddelen (chemische siliconenreagentia), siliconenolie (siliconenvet, siliconenemulsie, siliconenoppervlakteactieve stof), op hoge temperatuur gevulkaniseerd siliconenrubber, vloeibaar siliconenrubber, siliconenhars, composieten, enz.
Silaankoppelingsmiddel
Er zijn over het algemeen drie manieren om silaankoppelingsmiddelen aan te brengen:
De eerste is als oppervlaktebehandelingsmiddel voor skeletmaterialen; de tweede is om het toe te voegen aan lijmen; de derde is om het rechtstreeks aan polymeermaterialen toe te voegen. Vanuit het oogpunt van optimale effectiviteit en kostenbesparing zijn de eerste twee methoden beter.
De toepassing van silaankoppelingsmiddelen kan grofweg worden samengevat in drie aspecten:

1. Het wordt gebruikt voor de oppervlaktebehandeling van glasvezels en kan de hechting tussen glasvezel en hars verbeteren, de sterkte, elektrische eigenschappen, waterbestendigheid, weersbestendigheid en andere eigenschappen van glasvezelversterkte composietmaterialen aanzienlijk verbeteren. Zelfs in natte toestand heeft het een significant effect op de mechanische eigenschappen van composietmaterialen. Het gebruik van silaankoppelingsmiddelen in glasvezels is vrij gebruikelijk en de silaankoppelingsmiddelen die hiervoor worden gebruikt, vertegenwoordigen ongeveer 50% van het totale verbruik. De meest gebruikte varianten zijn vinylsilaan, aminosilaan, methacryloxysilaan, enz.
2. Wordt gebruikt voor het vullen van kunststoffen met anorganische vulstoffen. De vulstof kan vooraf een oppervlaktebehandeling ondergaan of direct aan de hars worden toegevoegd. Het kan de dispergeerbaarheid en hechting van de vulstof in de hars verbeteren, de procesprestaties verbeteren en de mechanische, elektrische en weersbestendigheid van de gevulde kunststof (inclusief rubber) verbeteren.
3. Het wordt gebruikt als hechtmiddel voor kitten, lijmen en coatings en kan hun hechtsterkte, waterbestendigheid, weersbestendigheid en andere eigenschappen verbeteren. Silaankoppelingsmiddelen kunnen vaak het probleem oplossen dat sommige materialen lange tijd niet konden hechten.
   Bioactieve siliconen
   Siliconen die volledig door organismen kunnen worden opgenomen, worden veel aangetroffen in planten, zoals tarwe, haver en andere granen. Tot nu toe hebben wetenschappers ontdekt dat verbena (Equisetumarvense) het hoogste gehalte heeft. Tot nu toe beheersen slechts enkele ontwikkelde landen, zoals Frankrijk, de extractietechnologie van zeer zuivere vloeibare, bioabsorbeerbare siliconen.
   silicone olie
   Siliconenolie is een polysiloxaan met een ketenstructuur met verschillende polymerisatiegraden. De meest gebruikte siliconenolie is methylsiliconeolie. Siliconenolie is over het algemeen een kleurloze (of lichtgele), geurloze, niet-giftige en niet-vluchtige vloeistof. Siliconenolie is onoplosbaar in water, methanol, glycol en ethoxyethanol, maar mengbaar met benzeen, dimethylether, methylethylketon, tetrachloorkoolstof of kerosine, en slecht oplosbaar in aceton, dioxaan, ethanol en butanol. Het heeft een zeer lage dampspanning, een hoog vlampunt en ontbrandingspunt, en een laag vriespunt. Naarmate het aantal ketensegmenten n verandert, neemt het molecuulgewicht en de viscositeit toe, waardoor siliconenolie verschillende viscositeiten kan hebben. Volgens de chemische structuur kan siliconenolie worden onderverdeeld in methylsiliconeolie, ethylsiliconeolie, fenylsiliconeolie, methylwaterstofsiliconeolie, methylfenylsiliconeolie, methylchloorfenylsiliconeolie, methylethoxysiliconeolie, methyltrifluorpropylsiliconeolie, methylvinylsiliconeolie, methylhydroxysiliconeolie, ethylwaterstofsiliconeolie, hydroxywaterstofsiliconeolie, cyanidesiliconeolie, enz.; afhankelijk van het doel zijn er dempende siliconenolie, diffusiepompsiliconeolie, hydraulische olie, isolatieolie, warmteoverdrachtsolie, remolie, enz. Siliconenolie heeft een uitstekende hittebestendigheid, elektrische isolatie, weersbestendigheid, hydrofobiciteit, fysiologische inertie en lage oppervlaktespanning. Bovendien heeft het een lage viscositeit-temperatuurcoëfficiënt en een hoge drukvastheid. Sommige varianten zijn ook stralingsbestendig.
   Organische siliciumemulsie (een vorm van siliconenolie) bestaat voornamelijk uit siliconenolie als wasverzachter en antischuimmiddel van het type siliconenolie-emulsie: dit is het meest gebruikte organische silicium-antischuimmiddel met de grootste hoeveelheid.
   Siliconenrubber
4. Gevulkaniseerd siliconenrubber op kamertemperatuur
   Gevulkaniseerd siliconenrubber op kamertemperatuur (RTV) is een nieuw type organisch siliciumelastomeer dat in de jaren 1960 op de markt kwam. De meest opvallende eigenschap van dit rubber is dat het ter plaatse bij kamertemperatuur kan uitharden zonder verhitting of druk, en dat het zeer gebruiksvriendelijk is. Daarom werd het al snel een belangrijk onderdeel van de gehele organische siliciumproductie, zodra het op de markt kwam. Gevulkaniseerd siliconenrubber op kamertemperatuur wordt veel gebruikt als lijm, afdichtingsmiddel, beschermende coating, giet- en gietmateriaal, en kent zijn toepassingen in alle lagen van de bevolking.
   Classificatie
   Gevulkaniseerd siliconenrubber bij kamertemperatuur kan worden onderverdeeld in eencomponent- en tweecomponenten-gevulkaniseerd siliconenrubber bij kamertemperatuur, afhankelijk van de verpakkingsmethode, en kan worden onderverdeeld in condensatietype en additietype, afhankelijk van het vulkanisatiemechanisme. Daarom kan gevulkaniseerd siliconenrubber bij kamertemperatuur worden onderverdeeld in drie typen, afhankelijk van de samenstelling, het vulkanisatiemechanisme en het gebruiksproces, namelijk eencomponent-gevulkaniseerd siliconenrubber bij kamertemperatuur, tweecomponenten-gevulkaniseerd siliconenrubber bij condensatie en tweecomponenten-gevulkaniseerd vloeibaar siliconenrubber bij kamertemperatuur, met additie. Deze drie series van gevulkaniseerd siliconenrubber bij kamertemperatuur hebben elk hun eigen kenmerken: het voordeel van eencomponent-gevulkaniseerd siliconenrubber bij kamertemperatuur is dat het gemakkelijk te gebruiken is, maar de diepe uithardingssnelheid is moeilijk; het voordeel van tweecomponenten-gevulkaniseerd siliconenrubber bij kamertemperatuur is dat het geen warmte afgeeft tijdens het uitharden, een zeer lage krimp heeft, niet uitzet, geen interne spanning heeft en gelijktijdig van binnen en van buiten kan worden uitgehard, en diep kan worden gevulkaniseerd; De vulkanisatietijd van bij kamertemperatuur gevulkaniseerd siliconenrubber wordt hoofdzakelijk bepaald door de temperatuur. De vulkanisatiesnelheid kan daarom worden geregeld door de temperatuur aan te passen.
   Eéncomponent gevulkaniseerd siliconenrubber op kamertemperatuur
   De vulkanisatiereactie van ééncomponent siliconenrubber gevulkaniseerd bij kamertemperatuur is de reactie met vocht in de lucht om te vulkaniseren tot een elastomeer. Met verschillende ketenagentia kan ééncomponent siliconenrubber gevulkaniseerd bij kamertemperatuur van vele variëteiten zijn, zoals ontzuringstype, deoximtype, dealcoholisatietype, deaminetype, deamidetype en deketontype. De vulkanisatietijd van ééncomponent siliconenrubber gevulkaniseerd bij kamertemperatuur hangt af van het vulkanisatiesysteem, de temperatuur, de vochtigheid en de dikte van de siliconenrubberlaag. Het verhogen van de temperatuur en vochtigheid van de omgeving kan het vulkanisatieproces versnellen. Onder typische omgevingsomstandigheden kan het oppervlak van het siliconenrubber na 15 tot 30 minuten niet meer plakkerig zijn en kan de kleeflaag met een dikte van 0.3 cm binnen één dag worden uitgehard. De diepte en sterkte van de uitharding zullen geleidelijk toenemen in ongeveer drie weken.
   Eéncomponent siliconenrubber, gevulkaniseerd bij kamertemperatuur, heeft uitstekende elektrische eigenschappen en chemische inertheid, evenals hittebestendigheid, natuurlijke verouderingsbestendigheid, vlamvertraging, vochtbestendigheid en ademend vermogen. Ze kunnen hun elasticiteit langdurig behouden in het bereik van -60 tot 200 °C. Het absorbeert geen warmte en geeft geen warmte af tijdens het uitharden, heeft een lage krimp na uitharding en hecht goed aan materialen. Daarom wordt het voornamelijk gebruikt als lijm en afdichtingsmiddel. Andere toepassingen zijn onder meer in-situ gevormde pakkingen, beschermende coatings en afdichtingsmaterialen. Veel ééncomponent siliconenrubberlijmen zijn samengesteld om automatisch te hechten aan diverse materialen, zoals de meeste metalen, glas, keramiek en beton. Wanneer de hechting moeilijk is, kan een primer op het substraat worden aangebracht om de hechtsterkte te verbeteren. De primer kan een reactief silaanmonomeer of hars zijn. Wanneer ze uitharden op het substraat, vormen ze een gemodificeerd oppervlak dat geschikt is voor siliconenverlijming. Hoewel ééncomponent siliconenrubber, gevulkaniseerd bij kamertemperatuur, gemakkelijk te gebruiken is, is de vulkanisatie ervan afhankelijk van de luchtvochtigheid. Dit beperkt de dikte van het gevulkaniseerde rubber en kan alleen worden gebruikt in situaties waar een dikte van minder dan 6 mm vereist is. De vulkanisatiereactie van ééncomponent siliconenrubber, gevulkaniseerd bij kamertemperatuur, verloopt geleidelijk van het oppervlak naar de diepte. Hoe dikker de lijmlaag, hoe langzamer de uitharding. Wanneer het diepe gedeelte ook snel moet uitharden, kan de stapsgewijze vulkanisatiemethode met gelaagd gieten worden gebruikt. Er kan telkens wat lijm worden toegevoegd, en dit kan na de vulkanisatie worden toegevoegd, wat de totale vulkanisatietijd kan verkorten. Het toevoegen van magnesiumoxide kan de vulkanisatie van de diepe lijm versnellen.
   Tweecomponenten condensatie kamertemperatuur gevulkaniseerd siliconenrubber
   De vulkanisatiereactie van tweecomponenten siliconenrubber gevulkaniseerd bij kamertemperatuur wordt niet geïnitieerd door vocht in de lucht, maar door een katalysator. Meestal worden het rubber en de katalysator als één component verpakt. De uitharding begint pas wanneer de twee componenten volledig met elkaar zijn gemengd. De uithardingstijd van tweecomponenten siliconenrubber gevulkaniseerd bij kamertemperatuur hangt voornamelijk af van het type, de hoeveelheid en de temperatuur van de katalysator. Hoe meer katalysator er wordt gebruikt, hoe sneller de vulkanisatie en hoe korter de houdbaarheid. Bij kamertemperatuur bedraagt de houdbaarheid over het algemeen enkele uren. Als u de houdbaarheid van het rubber wilt verlengen, kunt u de koelmethode gebruiken. Het duurt ongeveer een dag voordat tweecomponenten siliconenrubber gevulkaniseerd bij kamertemperatuur volledig is uitgehard bij kamertemperatuur, maar slechts 1 uur bij een temperatuur van 150 °C. De uithardingssnelheid kan aanzienlijk worden verhoogd door een versneller te gebruiken voor een synergetisch effect.
   Tweecomponenten siliconenrubber gevulkaniseerd bij kamertemperatuur behoudt langdurig zijn elasticiteit bij temperaturen tussen 65 en 250 °C en heeft uitstekende elektrische eigenschappen en chemische stabiliteit. Het is bestand tegen water, ozon en weersinvloeden. Bovendien is het eenvoudig te gebruiken en heeft het een sterke procestoepassing. Daarom wordt het veel gebruikt als giet- en vormmateriaal. Nadat diverse elektronische en elektrische componenten zijn gecoat en gegoten met siliconenrubber gevulkaniseerd bij kamertemperatuur, kunnen ze een beschermende rol spelen, zoals vochtbestendig (corrosiebestendig, schokbestendig, enz.). Het kan de prestaties en stabiliteitsparameters verbeteren. Tweecomponenten siliconenrubber gevulkaniseerd bij kamertemperatuur is bijzonder geschikt voor diepe gietmaterialen en heeft een snellere vulkanisatietijd, die superieur is aan ééncomponent siliconenrubber gevulkaniseerd bij kamertemperatuur. Tweecomponenten siliconenrubber gevulkaniseerd bij kamertemperatuur heeft uitstekende antikleefeigenschappen na vulkanisatie en de krimp tijdens vulkanisatie is extreem laag. Daarom is het geschikt voor het maken van zachte mallen voor het gieten van mallen van epoxyhars, polyesterhars, polystyreen, polyurethaan, vinylplastic, paraffine, legeringen met een laag smeltpunt, enz. Bovendien kan de hoge simulatieprestatie van tweecomponenten siliconenrubber, gevulkaniseerd bij kamertemperatuur, worden gebruikt om verschillende prachtige patronen op culturele relikwieën te repliceren. Bij het gebruik van tweecomponenten siliconenrubber, gevulkaniseerd bij kamertemperatuur, moet aandacht worden besteed: weeg eerst het rubber en de katalysator afzonderlijk en meng ze vervolgens in verhouding. Mengproces Het proces moet zorgvuldig worden uitgevoerd om de hoeveelheid meegevoerd gas te minimaliseren. Nadat het rubbermateriaal is gemengd (uniforme kleur), kunnen de bellen worden verwijderd door te staan of de druk te verlagen (vacuümgraad 700 mmHg). Nadat alle bellen zijn afgevoerd, wordt het gedurende een bepaalde tijd op kamertemperatuur of op een bepaalde temperatuur geplaatst om te vulkaniseren tot siliconenrubber.
   Tweecomponenten additietype kamertemperatuur gevulkaniseerd siliconenrubber
   Tweecomponentenadditie-type siliconenrubber, gevulkaniseerd bij kamertemperatuur, wordt onderverdeeld in elastische siliconengel en siliconenrubber. De eerste heeft een lagere sterkte en de laatste een hogere. Hun vulkanisatiemechanisme is gebaseerd op de additiereactie (waterstofsilyleringsreactie) tussen de vinyl (of propyleen) aan de eindgroep van het organische siliconenrubber en de siliciumwaterstofgroep aan het vernettingsmiddelmolecuul. Bij deze reactie komen geen bijproducten vrij. Omdat er geen stoffen met een laag molecuulgewicht vrijkomen tijdens het vernettingsproces, krimpt het additie-type siliconenrubber, gevulkaniseerd bij kamertemperatuur, niet tijdens het vulkanisatieproces. Dit type gevulkaniseerd rubber is niet giftig, heeft een hoge mechanische sterkte en een uitstekende hydrolysebestendigheid (zelfs onder hogedrukstoom), een goede lage drukvervorming, een lage ontvlambaarheid, diepe vulkanisatie en een vulkanisatiesnelheid die kan worden geregeld door temperatuur. Daarom is het een type siliconenrubber dat in binnen- en buitenland sterk wordt ontwikkeld.
   Additie-type kamertemperatuur gevulkaniseerd siliconenrubber
   De verpakkingsmethode wordt over het algemeen verdeeld in twee componenten, A en B: de katalysator wordt gebruikt als één component; het vernettingsmiddel als een andere component. Hoogwaardig additie-type siliconenrubber, gevulkaniseerd bij kamertemperatuur, is een uitstekend materiaal voor gietvormen vanwege de lage lineaire krimp en het ontbreken van lage moleculen tijdens de vulkanisatie. Het wordt veel gebruikt in de machine-industrie voor het gieten van epoxyharsen, polyesterharsen, polyurethanen, polystyreen, vinylkunststoffen, paraffine, legeringen met een laag smeltpunt, beton, enz. Met behulp van additie-type vulkanisatie bij kamertemperatuur
5. Hoge temperatuur gevulkaniseerd siliconenrubber
   Hoogtemperatuurgevulkaniseerd siliconenrubber is een polysiliconerubber met een hoog moleculair gewicht (molecuulgewicht is over het algemeen 400,000 tot 800,000). Siliconen (ruw rubber) worden toegevoegd met versterkende vulstoffen en diverse andere additieven, en organische peroxide wordt gebruikt als vulkanisatiemiddel. Het wordt onder druk gezet (gegoten, geëxtrudeerd, gekalanderd) of geïnjecteerd en bij hoge temperatuur vernet tot rubber. Dit rubber wordt over het algemeen siliconenrubber genoemd.
   De versterkende vulling van siliconenrubber bestaat uit verschillende soorten wit roet, wat de sterkte van het gevulkaniseerde rubber vertienvoudigt. De toevoeging van verschillende additieven is voornamelijk bedoeld om de kosten van het rubber te verlagen, de eigenschappen van het rubber te verbeteren en het gevulkaniseerde rubber diverse speciale eigenschappen te geven, zoals vlamvertragend en geleidend.
6. Silicone gel
   Na vulkanisatie vormt dit rubber een zachte en transparante organische siliconengel, die langdurig elastisch blijft bij temperaturen tussen -65 en 200 °C. Het heeft uitstekende elektrische eigenschappen en chemische stabiliteit, is waterbestendig, ozonbestendig, bestand tegen weersinvloeden, hydrofoob, vochtbestendig, schokbestendig, corrosievrij en is fysiologisch inert, niet-giftig, geurloos, gemakkelijk te infuseren, kan diep gevulkaniseerd worden en heeft een lineaire krimp. Dankzij de voordelen van een lage vulkanisatiesnelheid en eenvoudige verwerking wordt siliconengel veel gebruikt als vochtwerende, isolerende coating en inkapselingsmateriaal voor elektronische componenten in de elektronica-industrie. Het beschermt elektronische componenten en assemblages tegen stof, vocht, schokken en isolatie. Transparante gel kan niet alleen worden gebruikt om elektronische componenten te inkapselen, maar beschermt ook tegen schokken en water, maar maakt het ook mogelijk om de componenten te zien en eventuele defecten met een sonde te detecteren en te vervangen. De beschadigde siliconengel kan worden ingekapseld en opnieuw worden gerepareerd. Dankzij de hoge zuiverheid, het gebruiksgemak en de zekere elasticiteit is siliconengel een ideaal materiaal voor interne coatings voor transistors en geïntegreerde schakelingen, wat de doorlaatbaarheid en betrouwbaarheid van halfgeleiders kan verbeteren. Siliconengel kan ook worden gebruikt als elastische lijm voor optische instrumenten. In de geneeskunde kan siliconengel worden gebruikt voor implantaten in het menselijk lichaam, zoals een kunstmatige borst, en voor het repareren van beschadigde organen.
7. Schuim Siliconenrubber
   Siliconenschuimrubber is vloeibaar vóór vulkanisatie en is geschikt voor pottingmaterialen. Siliconenschuimrubber is een ideaal lichtgewicht verpakkingsmateriaal vanwege de hoge thermische stabiliteit, goede thermische isolatie, vochtbestendigheid en seismische bestendigheid, met name bij hoge frequenties.
   Dow Corning uit de Verenigde Staten heeft een vlamvertragend, bij kamertemperatuur gevulkaniseerd siliconenrubber (DC3-6548) ontwikkeld. Dit siliconenrubber wordt voornamelijk gebruikt voor het brandwerend afdichten van draden en kabels (zoals gaten in daken, muren, gebouwen, enz.). Het heeft zeer goede vlamvertragende eigenschappen, met een zuurstofindex van 39 (de zuurstofindex van de meeste kunststoffen is slechts 20) en een levensduur tot wel 50 jaar. Dit vlamvertragende, bij kamertemperatuur gevulkaniseerde siliconenrubber wordt veel gebruikt in kerncentrales, elektronische computercentra, offshore olieproductieapparatuur en andere plaatsen met zware omgevingsomstandigheden of bijzonder hoge brandveiligheidseisen.
   Siliconenhars
   Siliconenhars is een sterk vernet netwerk. Het polyorganosiloxaan met een quaternaire structuur wordt gewoonlijk bereid door hydrolyse van verschillende mengsels van methyltrichloorsilaan, dimethyldichloorsilaan, fenyltrichloorsilaan, difenyldichloorsilaan of methylfenyldichloorsilaan bij een relatief lage temperatuur in aanwezigheid van een organisch oplosmiddel zoals tolueen om een zuur hydrolysaat te verkrijgen. Het initiële product van de hydrolyse is een mengsel van cyclische, lineaire en vernette polymeren, dat gewoonlijk ook een aanzienlijk aantal hydroxylgroepen bevat. Het hydrolysaat wordt gewassen met water om het zuur te verwijderen, en het neutrale initiële polycondensaat wordt thermisch geoxideerd aan de lucht of verder gepolycondenseerd in aanwezigheid van een katalysator om uiteindelijk een sterk vernet driedimensionale netwerkstructuur te vormen.
   Siliconenhars is een thermohardende kunststof en een van de meest opvallende eigenschappen is de uitstekende thermische oxidatiestabiliteit. Na 250 uur verhitting bij 24 °C bedraagt het gewichtsverlies van siliconenhars slechts 2-8%. Een andere opvallende eigenschap van siliconenhars zijn de uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen, waardoor de elektrische isolatie-eigenschappen behouden blijven over een breed temperatuur- en frequentiebereik.
   Gezien de bovenstaande kenmerken wordt siliconenhars voornamelijk gebruikt als isolatievernis (inclusief vernis, email, kleurverf, impregneerverf, enz.) voor het impregneren van H-klasse motoren en transformatorspoelen, en voor het impregneren van glasweefsel, glasweefsel en asbestweefsel voor de productie van motorbehuizingen, elektrische isolatiewikkelingen, enz. Grote mica-isolatiematerialen kunnen worden gemaakt door mica te verlijmen met siliconen isolatievernis, die wordt gebruikt als hoofdisolatie van hoogspanningsmotoren. Daarnaast kan siliconenhars ook worden gebruikt als hittebestendige en weerbestendige corrosiewerende coatings, metaalbeschermende coatings, waterdichte en vochtwerende coatings voor bouwprojecten, losmiddelen, lijmen en secundaire verwerking tot siliconenkunststoffen, die worden gebruikt in de elektronica-, elektrotechnische en defensie-industrie als halfgeleiderverpakkingsmateriaal en isolatiemateriaal voor elektronische en elektrische onderdelen.
   Siliconenhars kan grofweg worden onderverdeeld in verschillende categorieën, afhankelijk van het hoofdgebruik en de manier waarop het wordt vernet, zoals siliconenisolatielak, siliconencoating, siliconenkunststof en siliconenlijm.

De basisstructuur van siliconenproducten bestaat uit silicium-zuurstofketensegmenten. De zijketens zijn via siliciumatomen met verschillende andere organische groepen verbonden. Daarom bevat de structuur van siliconenproducten zowel “organische groepen” als “anorganische structuren”. Door deze bijzondere samenstelling en moleculaire structuur combineert het de eigenschappen van organische materie met de functies van anorganische materie. Vergeleken met andere polymeermaterialen zijn de meest opmerkelijke prestaties van siliconenproducten: Hittebestendigheid Siliciumproducten zijn gebaseerd op silicium-zuurstof (Si-O)-bindingen als de hoofdketenstructuur. De bindingsenergie van CC-bindingen bedraagt 82.6 kcal/g-molecuul, en de bindingsenergie van Si-O-bindingen in silicium bedraagt 121 kcal/g-molecuul. Siliconenproducten hebben daarom een hoge thermische stabiliteit en de chemische verbindingen tussen de moleculen worden niet verbroken of ontbonden bij hoge temperaturen (of blootstelling aan straling). Siliconen zijn niet alleen bestand tegen hoge temperaturen, maar ook tegen lage temperaturen en kunnen in een breed temperatuurbereik worden gebruikt. Zowel de chemische als de fysische en mechanische eigenschappen veranderen nauwelijks met de temperatuur. Weerbestendigheid De hoofdketen van siliconenproducten is -Si-O- en bevat geen dubbele binding. Hierdoor wordt het niet gemakkelijk afgebroken door ultraviolet licht en ozon. Siliconen hebben een betere thermische stabiliteit, stralingsbestendigheid en weersbestendigheid dan andere polymeermaterialen. De levensduur van siliconen in een natuurlijke omgeving kan meerdere decennia bedragen. Elektrische isolatieprestaties Siliconenproducten hebben goede elektrische isolatieprestaties. Hun diëlektrische verlies, spanningsweerstand, boogweerstand, coronaweerstand, volumeweerstand en oppervlakteweerstand behoren tot de beste isolatiematerialen. Bovendien worden hun elektrische eigenschappen nauwelijks beïnvloed door temperatuur en frequentie. Daarom vormen ze een stabiel elektrisch isolatiemateriaal en worden ze veel gebruikt in de elektronica- en elektrotechnische industrie. Naast een uitstekende hittebestendigheid heeft siliconen ook een uitstekende waterafstotendheid, wat garant staat voor een hoge betrouwbaarheid van elektrische apparatuur onder vochtige omstandigheden. Biologische eigenschappen Biologisch actieve siliconen zijn een voedingsstof die het menselijk lichaam nodig heeft. Siliconen zijn een belangrijk element in menselijk weefsel en spelen een rol in de stofwisseling. Het komt in iedere cel van het menselijk lichaam voor, dient ter ondersteuning van de celopbouw en helpt bij de opname van andere belangrijke stoffen, zoals magnesium, fosfor, calcium, etc. Het menselijk lichaam kan alleen via voeding voortdurend siliconen binnenkrijgen. Wetenschappers geloven dat siliconen in het menselijk lichaam in drie hoofdvormen voorkomen: (i) Oplosbare siliconen, goed voor 10% van het gewicht (ii) 30% komt voor in verschillende celmatrices (iii) 60% wordt gebruikt voor de synthese van eiwitten. Dit toont aan dat de siliconen die we elke dag nodig hebben, behoorlijk hoog zijn. Als je 5, 10 of zelfs 30 jaar jong wilt blijven, is het vooral belangrijk om elke dag 20-30 mg siliconen in te nemen. Lage oppervlaktespanning en lage oppervlakte-energie De hoofdketen van silicium is zeer flexibel en de intermoleculaire kracht is veel zwakker dan die van koolwaterstoffen. Daarom heeft het een lagere viscositeit, een lagere oppervlaktespanning, een lagere oppervlakte-energie en een sterker filmvormend vermogen dan koolwaterstoffen met hetzelfde molecuulgewicht. Deze lage oppervlaktespanning en lage oppervlakte-energie zijn de belangrijkste redenen voor de vele toepassingen ervan: hydrofoob, ontschuimend, schuimstabiliteit, antiaanbakwerking, smering, glanswerking en andere uitstekende eigenschappen.

De eigenschap van siliconen

De basisstructuur van siliconenproducten bestaat uit silicium-zuurstofketensegmenten, en de zijketens zijn via siliciumatomen verbonden met diverse andere organische groepen. De structuur van siliconenproducten bevat daarom zowel "organische groepen" als "anorganische structuren". Deze bijzondere samenstelling en moleculaire structuur maken het een combinatie van de eigenschappen van organische materie en de functies van anorganische materie. Vergeleken met andere polymeermaterialen zijn de meest opvallende prestaties van siliconenproducten:
Hittebestendig
Siliciumproducten zijn gebaseerd op silicium-zuurstof (Si-O)-bindingen als hoofdketenstructuur. De bindingsenergie van CC-bindingen is 82.6 kcal/g molecuul en de bindingsenergie van Si-O-bindingen in siliconen is 121 kcal/g molecuul. Siliconenproducten hebben daarom een hoge thermische stabiliteit en de chemische bindingen van moleculen breken of ontbinden niet bij hoge temperaturen (of blootstelling aan straling). Siliconen zijn niet alleen bestand tegen hoge temperaturen, maar ook tegen lage temperaturen, en kunnen in een breed temperatuurbereik worden gebruikt. Zowel de chemische als de fysische en mechanische eigenschappen veranderen nauwelijks met de temperatuur.
Weersbestendigheid
De hoofdketen van siliconenproducten is -Si-O- en bevat geen dubbele binding, waardoor het niet gemakkelijk wordt afgebroken door ultraviolet licht en ozon. Siliconen hebben een betere thermische stabiliteit, stralingsbestendigheid en weersbestendigheid dan andere polymeermaterialen. De levensduur van siliconen in een natuurlijke omgeving kan enkele tientallen jaren bedragen.
Elektrische isolatieprestaties
Siliconenproducten hebben goede elektrische isolatieprestaties. Hun diëlektrisch verlies, spanningsweerstand, boogweerstand, coronaweerstand, volumeweerstand en oppervlakteweerstand behoren tot de beste isolatiematerialen, en hun elektrische eigenschappen worden nauwelijks beïnvloed door temperatuur en frequentie. Daarom zijn ze een stabiel elektrisch isolatiemateriaal en worden ze veel gebruikt in de elektronica- en elektrotechnische industrie. Naast een uitstekende hittebestendigheid is siliconen ook uitstekend waterafstotend, wat garant staat voor een hoge betrouwbaarheid van elektrische apparatuur onder natte omstandigheden.
Biologische eigenschappen
Biologisch actieve siliconen zijn een essentiële voedingsstof voor het menselijk lichaam. Siliconen vormen een belangrijk element in menselijk weefsel en spelen een rol in de stofwisseling. Ze komen voor in elke cel van het menselijk lichaam, ondersteunen de celopbouw en helpen bij de opname van andere belangrijke stoffen zoals magnesium, fosfor, calcium, enz. Het menselijk lichaam kan siliconen alleen continu via de voeding opnemen.
Wetenschappers geloven dat siliconen in het menselijk lichaam in drie hoofdvormen voorkomen:
(i) Oplosbare siliconen, goed voor 10% van het gewicht
(ii) 30% bestaat in verschillende celmatrices
(iii) 60% wordt gebruikt voor de synthese van eiwitten. Dit laat zien dat de hoeveelheid silicium die we dagelijks nodig hebben, behoorlijk hoog is.
Als je 5, 10 of zelfs 30 jaar jong wilt blijven, is het vooral belangrijk om elke dag 20-30 mg siliconen in te nemen.
Lage oppervlaktespanning en lage oppervlakte-energie
De hoofdketen van siliconen is zeer flexibel en de intermoleculaire kracht is veel zwakker dan die van koolwaterstoffen. Daardoor heeft het een lagere viscositeit, een lagere oppervlaktespanning, een lagere oppervlakte-energie en een sterker filmvormend vermogen dan koolwaterstoffen met hetzelfde molecuulgewicht. Deze lage oppervlaktespanning en lage oppervlakte-energie zijn de belangrijkste redenen voor de vele toepassingen: hydrofoberen, schuimremmend, schuimstabiliteit, antiaanbakwerking, smering, glans en andere uitstekende eigenschappen.

Siliconen hebben een lage toxiciteit en een hoge hittebestendigheid. Dit maakt het een prachtige verbinding voor gebruik in afdichtingsmiddelen voor waterdichte containers zoals aquariums en sanitaire leidingen. Het foodgrade siliconenmateriaal voldoet aan de FDA- en EU-vereisten voor voedselcontact en veiligheid.

Het siliconenmateriaal van voedingskwaliteit is zacht en comfortabel, milieuvriendelijk, niet giftig en afbreekbaar. Ze zijn ook lood-, bereik-, BPA- en PVC-vrij.

Waar wordt siliconen voor gebruikt?

Siliconen worden in veel producten gebruikt, van autopakkingen tot elektronicacoatings en tandmallen. Je ijsbakje is er waarschijnlijk van gemaakt, net als je keukengerei en brandwerende middelen. In 400,000 werd ruim 1991 ton siliconen geproduceerd en de productieaantallen zijn tot op de dag van vandaag enorm.

Naast de bovengenoemde eigenschappen vertonen siliconen ook een aantal interessante eigenschappen waardoor ze zeer gewild zijn. Ze hebben een lage chemische reactiviteit, stoten microbiële groei af, hebben een lage toxiciteit en hechten niet aan sommige substraten, maar wel heel goed aan andere (zoals glas).
Elektrisch voor isolatie: Samengestelde isolatoren‌: Samengestelde isolatoren van siliconenmaterialen (met name siliconenrubber) vormen meer dan 70% van de UHV-transmissielijnen vanwege hun hoge weersbestendigheid, uitstekende weerstand tegen vervuiling en ijs. Ze vormen de belangrijkste toepassingsrichting in de energiesector. ‌‌‌‌

Kabelaccessoires en anti-vervuilingsoverslagcoatings: worden gebruikt om de isolatie en stabiliteit van elektrische apparatuur te verbeteren: samengestelde isolatoren van siliconenmaterialen (met name siliconenrubber) vormen meer dan 70% van de UHV-transmissielijnen vanwege hun hoge weersbestendigheid, uitstekende weerstand tegen vervuilingsoverslag en ijsoverslag, en vormen de belangrijkste toepassingsrichting in de energiesector.

Kabelaccessoires en anti-vervuilingsoverslagcoatings: worden gebruikt om de isolatie en stabiliteit van elektrische apparatuur te verbeteren.
elektronica voor coatings: Ingieten en thermisch geleidende materialen: Gebruikt voor ingietbescherming van halfgeleidercomponenten zoals LED's en IGBT's om de stabiliteit en warmteafvoerprestaties van apparaten te verbeteren.
Elektromagnetische afscherming en drievoudige verf: bieden fysieke bescherming bij de productie van elektronische precisieapparatuur.

Huishoudelijke artikelen zoals kit en kookgerei, enz 
Auto's: Accuafdichting en geluidsreductie: Organische siliconen worden gebruikt voor het lijmen, afdichten en warmtegeleiden van auto-accu-onderdelen, terwijl het het geluidsreductie-effect in de auto verbetert. Afdichting van banden en koplampen: Verbetering van de afdichting en duurzaamheid van voertuigcomponenten.
Zeehonden in vliegtuigen
Toetsenbordpads in kantoormachines
Afdrukmallen voor tanden en andere medische en tandheelkundige industrieën: Als materialen voor mallen van levensmiddelenkwaliteit (zoals chocoladevormen, cakevormen) en de replicatie van precisieonderdelen, zijn hittebestendige siliconen roerlepels, bakplaatborstels en andere gereedschappen veilig en gemakkelijk schoon te maken. Isolatiekussens, theepotmatten, enz. beschermen het bureaublad tegen schade door hoge temperaturen. Antislipmatten fixeren items om wegglijden te voorkomen. Siliconen voetkussens, zitkussens, enz. zorgen voor een comfortabele ervaring en passen zich aan het ontwerp van de menselijke lichaamscurve aan.
Coatings in papier en textiel: Afdichting en coatings voor gebouwen: Siliconen-gemodificeerde acrylhars wordt gebruikt voor het coaten van buitenmuren om de weersbestendigheid te verbeteren.
‌Hulpmiddelen voor textiel‌: Siliconen olie wordt veel gebruikt in de textielverwerking als weekmaker en smeermiddel.
Dagelijkse chemische producten: Als toevoeging aan persoonlijke verzorgingsproducten zoals shampoo en huidverzorgingsproducten verbetert het de textuur van het product.

Nieuwe energie-industrie

Afdichting van fotovoltaïsche modules: Neutrale één-componenten siliconenkit en twee-componenten siliconen structuurkit worden gebruikt voor de frameafdichting van fotovoltaïsche modules, met hoge hechtsterkte en weersbestendigheid.

Behandeling van windturbinebladen: Een kleine hoeveelheid siliconenproducten wordt gebruikt voor de oppervlaktebehandeling of epoxyharsmodificatie van windturbinebladen.

Medische industrie

Biomedische materialen: Siliconenmaterialen worden gebruikt bij de productie van medische hulpmiddelen vanwege hun goede biocompatibiliteit en hoge temperatuurbestendigheid.

Kernenergie en andere industriële toepassingen

Afdichting van nucleaire eilandfaciliteiten: Siliconenmaterialen worden gebruikt voor het afdichten van niet-kernfaciliteiten in kerncentrales.

Flexibele elektronica en ruimtevaart: zorgen voor verbinding en bescherming in flexibele displays en ruimtevaartcomponenten.

Wie en waarom zou je graag het verschil willen weten tussen silicium en siliconen?

Halfgeleider-/elektronica-ingenieurs die zich bezighouden met silicium, richten zich op de zuiverheid en kristalstructuur van silicium voor elektronica en halfgeleiders; productmanagers op het gebied van de medische sector/keukengerei/moeder en kind richten zich op siliconen voor afdichting, medische toepassingen, keukengerei, veiligheid en certificering.

Breed scala aan toepassingen: van chips tot bakmatten, van autoafdichtingen tot medische implantaten

Verschillende regelgevingen: Silicium is niet-giftig en risicoloos; siliconenpolymeren moeten restkatalysatoren beheren

Medewerkers van de marketing en communicatie van merken zijn gevoelig voor communicatie: verkeerd gebruik van termen kan gemakkelijk leiden tot twijfels bij de consument

Materiaalselectie-ingenieurs: moeten de verschillen in thermische/mechanische/chemische eigenschappen tussen beide identificeren.

Wanneer en waar ga je de siliconen gebruiken?

Productbenaming/-verpakking, productie van siliciumchips, zonnecellen, halfgeleiderwafers, enz., kristallijne materialen met een hoge zuiverheidsgraad, siliconenkitten, keukengerei, medische apparatuur, pakkingen, rubberen mallen, draadisolatie, drievoudige coatings, enz. moeten het materiaal nauwkeurig beschrijven om misverstanden te voorkomen;

Fase van certificeringsaanvraag: Siliciumproducten moeten zorgvuldig worden toegepast, silicium hoeft niet

Marktcommunicatie: Wie milieubescherming en duurzaamheid belangrijk vindt, moet de materiaalkunde goed begrijpen.

Hoe wordt silicium geproduceerd?

Siliciumzuivering is een technisch systeem voor het verwijderen van onzuiverheden uit industrieel silicium door middel van fysische, chemische en metallurgische methoden. De metallurgische methode controleert de samenstelling van de legering (zoals een koper-siliciumlegering) en combineert deze met een gericht stollingsproces, waarbij temperatuurgradiënten en bewegende magnetische velden worden gebruikt om metaalinsluitsels te verminderen. De chemische methode gebruikt kokend zoutzuur en waterstoffluoride voor stapsgewijze beitsbehandeling en gebruikt vervolgens inductieplasmavlambehandeling om onzuiverheden te verdampen, waardoor de zuiverheid van het silicium kan worden verhoogd van 3N tot 6N. Fysische destillatietechnologie is gebaseerd op het verschil in kookpunten tussen silicium en onzuiverheden en realiseert meertraps destillatiescheiding in een vacuümomgeving, wat het energieverbruik verlaagt ten opzichte van de Siemens-methode. De aangepaste Siemens-methode scheidt chloridemengsels via een destillatietoren en gebruikt een anti-disproportioneringsreactie om siliciumtetrachloride om te zetten, waardoor een gesloten circulatiesysteem ontstaat om de efficiëntie te verbeteren.
Metallurgische zuivering

Het hypereutectische systeem wordt gevormd door ruw silicium te smelten door een koper-siliciumlegering (siliciumatomen vormen 60-95 at.%) of een aluminium-siliciumlegering (siliciumatomen vormen 55-95 at.%). De vloeistof van de Ga-In-Sn-legering wordt vervolgens gedwongen af te koelen, waarna het primaire silicium sequentieel stolt onder een stabiele interface. Het lopende magnetische veld versnelt de convectie van de smelt, en de druk en het vloeistofniveau worden synchroon aangepast, zodat de metaalverontreinigingen aan de onderkant van de ingot worden verrijkt en na verwijdering een siliciumingot met verbeterde zuiverheid wordt verkregen. Het proces vermindert metaalinsluitsels met 70% en het daaropvolgende beitsproces wordt met 50% verkort.
Chemisch beitsen en plasmabehandeling

Nadat het industriële silicium is vermalen tot 300 mesh, worden de onzuiverheden uitgeloogd met kokend zoutzuur (concentratie 30%) en waterstoffluoride op kamertemperatuur (concentratie 40%). Na het beitsen smelt het siliciumpoeder het oppervlak in een inductieplasmavlam van 30-40 kW, waarbij het waterstofdraaggas (stroomsnelheid 5-150 l/min) vluchtige onzuiverheden meeneemt. Door snelle afkoeling hopen zich interne onzuiverheden op het oppervlak op. Na twee behandelingscycli wordt het siliciumverlies beperkt tot maximaal 2% en bereikt de zuiverheid een niveau van 6N.
Fysische distillatie- en rectificatietechnologie

In een vacuüm- of argonomgeving wordt het onzuivere silicium verhit tot 1414 °C en wordt het kookpuntverschil tussen fosfor (kookpunt 280 °C), arseen (614 °C) en silicium (2355 °C) gebruikt om het in fasen te verdampen en te scheiden. Wanneer de druk wordt geregeld op 10^-3 Pa, wordt de verdampingssnelheid van het silicium verdrievoudigd en worden verschillende fracties verzameld via een meertrapscondensor. Deze technologie heeft een rendement van 3% voor de verwerking van boorhoudend afval en is geschikt voor de recycling van grondstoffen voor zonnecellen.

Verbeterd Siemens-proces

Door middel van destillatie en zuivering van siliciumtetrachloride wordt een systeem met vijf torens gebruikt om BCl3 met een kookpunt van 12.1 °C en PCl3 met een kookpunt van 76 °C te verwijderen. Het anti-disproportioneringsreactiesysteem zet SiCl4 om in SiHCl3, en de omzettingsgraad bedraagt meer dan 85% wanneer de reactietemperatuur op 500 °C wordt gehouden. De destillatietoren is ontworpen met een gegolfde roestvrijstalen pakking, waarmee 99.9999% zuiver chloride kan worden gescheiden.

Segregatie-effect en verdampingseffect

Volgens de segregatiecoëfficiëntformule C_s=k_eff×C_L concentreren onzuiverheden zoals koper (k=4×10^-4) en ijzer (k=8×10^-6) zich aan de staart van de siliciumstaaf tijdens gerichte stolling. Wanneer de stollingssnelheid wordt beperkt tot 1 mm/min, neemt de concentratie van de onzuiverheden aan de staart aanzienlijk toe en verbetert de uniformiteit van de weerstandsverdeling na verwijdering. De vacuümverdampingsstap (druk 0.1 Pa) zorgt ervoor dat de verdampingssnelheid van aluminium- en calciumverontreinigingen 2 g/(cm²·h) bereikt, en het door de grafietkroes gegenereerde CO-gas wordt gebruikt om het metaaloxide te reduceren.

Laboratoriumzuiveringsmethode

Siliciumdioxide wordt gereduceerd met magnesium om ruw silicium te produceren (reactieformule: SiO₂ + 2Mg → 2MgO + Si). Het resterende magnesium (reactiesnelheid 0.5 g/min) en magnesiumsilicide worden vervolgens opgelost met zoutzuur. Na filtratie ontstaat siliciumpoeder met een zuiverheid van 99%. Zuivering op industriële schaal genereert ruw silicium door middel van thermische koolstofreductie (1500-2000 ℃), en waterstofreductie na chloreringsdestillatie levert silicium van elektronische kwaliteit op.

Hoe worden siliconen geproduceerd?

De sleutel tot de productie van siliconenrubber ligt in de omzetting van grondstoffen. Eerst wordt silicium gewonnen uit kwartszand. De belangrijkste grondstoffen zijn silaanverbindingen zoals dimethyldichloorsilaan en siliciumtetrachloride, die na hydrolyse en condensatiereacties geleidelijk polysiloxaan vormen. Deze stap vormt de basis van de productie van silicagel en bepaalt direct de prestaties en kwaliteit van de uiteindelijke producten.

Tijdens de hydrolyse- en condensatiereactie ondergaat dimethyldichloorsilaan ((CH₃)₂SiCl₂) eerst hydrolyse in water om polymeren met silicium-zuurstofbinding (Si-O-Si) te vormen. De specifieke reactieformule is:

(CH₃)₂SiCl₂ + H₂O → (CH₃)₂Si(OH)₂ + HCl

Vervolgens ondergaan de hydroxylgroepen (Si-OH) in deze producten verdere condensatie om lineaire of netwerkgestructureerde polysiloxanen te vormen. De reactieformule is:

(CH₃)₂Si(OH)₂ + (CH₃)₂Si(OH)₂ → (CH₃)₂Si-O-Si(CH₃)₂ + H₂O

Deze reeks reacties vormt het belangrijkste chemische proces van de siliconenproductie. Hydrolyse- en condensatiereacties vormen de basis van de siliconenproductie. Na polymerisatie ontstaan verschillende vormen, zoals vloeistof, elastomeer (LSR, HTV), RTV, enz.

Hoeveel silicium versus silicium?

Silicium: De kosten voor de productie en zuivering bij hoge temperaturen zijn extreem hoog. Het wordt vooral gebruikt in geavanceerde elektronica;

Siliconen: De productie- en modificatiekosten zijn relatief laag, maar er zijn katalysatoren, vulstoffen en crosslinking nodig. De kosten voor een enkel stuk zijn laag, maar de kosten voor vulkanisatie bij hoge temperaturen en de katalysator zijn relatief hoog.

Hoe kies en controleer je het verschil tussen silicium en siliconen?

Als u op zoek bent naar eigenschappen van halfgeleiders, kies dan voor silicium. Hierbij zijn controle op zuiverheid, kristaldefecten en weerstandstesten nodig.

Als u zachte, milieuvriendelijke, duurzame, hittebestendige en niet-elektrische materialen nodig hebt, kies dan voor siliconen. Deze materialen moeten onder controle worden gehouden door de hangende restkatalysator, hardheid, temperatuurbestendigheid, rek- en verouderingstesten.

Hoe maak ik siliconen schoon?
Siliciumwafers: moeten in een cleanroom worden gereinigd en gepassiveerd met gedeïoniseerd water;
Siliconenproducten: reinig ze met een neutraal reinigingsmiddel en laat ze na gebruik bij hoge temperaturen goed drogen.

Meer FAQ Silicium versus siliconen

1: Zijn siliconen en siliconen hetzelfde?
Nee! De eerste is een element dat wordt gebruikt in halfgeleiders; de tweede is een synthetisch polymeer dat wordt gebruikt in keukengerei, kit, medische behandelingen, enzovoort.

Het is een polymeer, maar de chemische keten is Si-O-Si in plaats van een koolstofketen, dus het heeft een lange levensduur en hoge temperatuurbestendigheid, en komt dichter bij hoogwaardige elastische materialen.

3: Produceert siliconen deeltjes zoals plastic?
De structuur van siliconen is stabiel en het is niet eenvoudig om het mechanisch te ontbinden in microplastics. Bij extreem hoge temperaturen kunnen echter sporen van oxidatieproducten vrijkomen.

4: Hoe kun je vaststellen of keukengerei siliconen bevat?
Controleer of de verpakking is gemarkeerd met "100% Food Grade Silicone", of er een FDA/LFGB-logo aanwezig is en of er een rapport van een derde partij is.

5: Kunnen siliconenproducten gerecycled worden?
Omdat het een thermohardend materiaal is, is het lastig te recyclen. Via chemische recycling of door de levensduur te verlengen, kunnen echter wel milieudoelstellingen worden bereikt.

Conclusie

Het verschil tussen silicium en siliconen
Het verschil tussen de twee zou dus inmiddels duidelijk moeten zijn. Ze zijn allebei nuttig voor de wereldeconomie, maar het ene is een natuurlijk voorkomend chemisch element, terwijl het andere een door de mens gemaakt polymeer is.
Ik hoop dat dit de zaken een beetje duidelijk maakt, maar als je nog vragen hebt, stel ze gerust contact!

ZSR Group heeft een rijke ervaring in het produceren van siliconenproducten met FDA- of LFGB-goedgekeurde standaard. We hebben het FDA-registerlijstnummer 3011147430.

Elke Siliconen producten or Siliconenproject technische ondersteuning nodig, je zou kunnen kopen op maat gemaakte siliconenproducten bij ZSR Group.