Il silicone: che cos’è? come è fatto?
Il silicone è uno dei materiali più versatili e utilizzati in ambito industriale, professionale e domestico.
Il silicone è presente ovunque nella vita quotidiana, ma non tutti i siliconi sono uguali.
Esiste una distinzione importante tra silicone comune, usato per applicazioni semplici, e silicone professionale, studiato per garantire prestazioni superiori in termini di resistenza, durata e sicurezza.
Conoscere che cos’è il silicone, come è fatto e quali sono le sue principali proprietà permette di scegliere il prodotto giusto per ogni esigenza, acquistando soluzioni professionali ed evitando errori e ottenendo risultati migliori sia in ambito domestico che industriale.
Che cos’è il silicone?
Il silicone è un materiale polimerico derivato dal silicio, un elemento chimico abbondante nella crosta terrestre.
A differenza delle plastiche tradizionali il silicone ha una struttura unica che combina caratteristiche sia dei materiali organici che di quelli inorganici.
Grazie a questa combinazione il silicone si distingue per la sua:
- elevata stabilità chimica;
- resistenza a calore e freddo;
- flessibilità ed elasticità;
- lunga durata nel tempo.
Com’è fatto il silicone
La struttura chimica del silicone
Più in dettaglio, 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.
Materie prime per la produzione del silicone
Il silicone si ottiene a partire dalla silice (biossido di silicio), che viene trasformata attraverso processi chimici in clorosilani.
Queste molecole, trattate con acqua e catalizzatori, danno origine a polimeri noti come polisilossani.
Processo di produzione del silicone
- Estrazione e purificazione della silice.
- Sintesi dei clorosilani.
- Idrolisi e formazione dei polisilossani.
- Polimerizzazione → ottenimento del silicone.
Le forme del silicone disponibili
Il silicone può presentarsi in diverse forme:
-
- Elastomeri siliconici (silicone gomma).
- Resine siliconiche (silicone duro e resistente).
- Fluidi siliconici (oli siliconici per lubrificazione e protezione).
- Gel e paste (utilizzati in cosmetica, edilizia e sigillanti).
Le 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.
Silicone professionale: caratteristiche e vantaggi
Il silicone professionale è progettato per applicazioni che richiedono prestazioni elevate.
Si differenzia dal silicone generico perché:
- è prodotto con standard qualitativi superiori;
- garantisce maggiore resistenza in condizioni estreme;
- ha proprietà certificate per uso industriale e tecnico.
Settori di utilizzo del silicone professionale
- Edilizia: sigillanti e impermeabilizzanti.
- Industria elettrica ed elettronica: isolamento e protezione componenti.
- Automotive: guarnizioni, lubrificanti, rivestimenti.
- Nautica e aeronautica: protezione da salsedine e alte temperature.
- Settore medicale: dispositivi biocompatibili e sicuri.
Tipologie principali di silicone
Silicone elastomero
Utilizzato per guarnizioni, o-ring e componenti tecnici.
Silicone fluido
Conosciuto come olio siliconico, impiegato come lubrificante, protettivo e distaccante.
Vuoi approfondire? Scopri la sezione dedicata all’olio siliconico spray.
Silicone resina
Perfetto come rivestimento resistente al calore e agli agenti chimici.
Il silicone è un materiale unico che combina resistenza, versatilità e durata.
Capire che cos’è il silicone, come è fatto, le sue proprietà e le differenze con il silicone professionale è fondamentale per scegliere il prodotto giusto.
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