A szilíciumtól a szilikonokig

Szilícium, a szervetlen világ egyik legfontosabb alkotóeleme

Világegyetemben: 7. Leggyakoribb elem

(H, He, O, Ne, N, C, Si, Mg, …)

Földön: 2. Leggyakoribb elem

(O, Si, Al, H, Na, Fe, Ca, Mg ,…)

3 stabil izotóp: 28Si, 29Si, 30Si

5 radioaktív izotóp: 25Si, 26Si, 27Si, 31Si, 32Si

12C + 16O 27Si + n

16O + 16O 28Si + 4He

25Mg + 4He 28Si + n

26Mg + 4He 29Si + n

16O + 16O 30Si + 2 1H

Szilícium-alapú élet?

Pauling elektronegativitási skála

Elem Si H C O F

Elektronegativitás 1,8 2,1 2,5 3,5 4

A szén és a szilícium tulajdonságainak összehasonlítása

Kötés polaritás elektroneg. Termokémiai kötési

energia (KJ/mol)

Számított

kötéshossz

Mért

kötéshossz

-C-H

-Si-H

- +

+ -

0,30

0,46

416

323

108

146

109,1

147,1

-C-C-

-Si-C-

-Si-Si-

0

+ -

0

0

0,76

0

356

301

226

154

188

234

154,1

188

234

-C-N-

-Si-N-

+ -

+ -

0,57

1,33

336

368

147

180

147,2

173,8

-C-O-

-Si-O-

+ -

+ -

1,00

1,76

336

368

143

177

143

164

-C-S

-Si-S-

- +

+ -

0,06

0,70

272

226

181

217

181

214

-C-F

-Si-F

+ -

+ -

1,60

2,36

485

582

136

170

138,1

154

-C-Cl

-Si-Cl

+ -

+ -

0,33

1,09

327

391

176

209

176,7

200

Szilikátok Láncszilikátok pl. azbesztek (fehér és fekete)

Szilikátok

Rétegszilikátok pl. Agyagásványok (kaolinit)

bentonit, csillámok, talkum

Térhálós szilikátok pl zeolitok

ultramarinok

Biológiai eredetű szilíciumtartalmú anyagok kovaföld, diatomaföld, stb

A szilícium kémiája

Elemi szilícium: Berzelius 1823

Szilán Wöhler 1857 SiHCl3, 1858 SiH4

Szilíciumorganikus vegyületek: Friedel és Crafts

1863

Kipping : „keton” analógiájára „szilikon” elnevezés

H3C C

O

CH3

H3C Si CH3

Cl Cl

H3C Si

O

CH3+ H2O + HCl2

aceton

„szilikon”

Szilikon ipar fejlődése.

CORNING GLASS WORKS Hyde

1940 General Electric és Dow Corning.

Európa 1947 Wacker

Magyarország és a szocialista államok 1949.

Az igazi fellendülés a „direkt-szintézis” kidolgozása után

(Rochow-1945, Müller -1950)

Müller-Rochow „direkt szintézise”

Kiindulási anyagok:

97-99%-os szilícium (45-250m)

katalizátor: Cu

metil-klorid

az őrölt Si-ot és a Cu katalizátort elegyítik

250-300 °C,

promotorok Pb, Zn, Ni stb

A reakció termékei

Szilikonok előállítása

Polimer lánc kiindulási anyaga: (CH3)2SiCl2

Dow Corning:

vizes hidrolízis ciklikus sziloxánok (D4, D5, D6) + sósav

Wacker:

Bayer szintézis metanolízis alkoxiszilánok +

metilklorid

hidrolízis: lineáris sziloxánok (LMS) + alkohol

Si

OSi

O

Si

O Si

O

H3CCH3

CH3

CH3CH3

H3C

H3C

CH3

D4

+ 8 HCl

Szilikonok típusai

SiH3C

CH3

CH3 Si

CH3

CH3

Si

CH3

Si

M D T Q

Kondenzációs típusú sziloxánok

SiHO

CH3

CH3

O (Si

CH3

CH3

O) Si

CH3

CH3

OHn

+ Si

OC2H5

H5C2O

OC2H5

OC2H5

Monomerek

Peroxidos térhálósítás

SiH3C

CH3

CH3

O (Si

CH3

CH3

O) Si

CH3

CH3

O Si

CH3

CH3

CH3n

nSiH3C

CH3

CH3

O (Si

CH3

CH3

O) Si

CH3

CH3

O Si

CH3

CH3

CH3

n

nSiH3C

CH2

CH3

O (Si

CH3

CH3

O) Si

CH2

CH3

O Si

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

SiO

CH2

CH3

SiO)

CH3

CH3

(SiO

CH2

CH3

H3C Si

ROOH

SiHC

CH3

CH3

O (Si

CH3

CH3

O) Si

CH3

CH

O (Si

CH3

CH3

O) Si

CH3

CH3

CH CH2H2C

CH2

n+ Si

CH3

H

CH3

O Si

CH3

CH3

Hm

Pt

Addíciós típusú térhálósítás

Szilikonok általános tulajdonságai

1.) Hő és hidegállóság (-55 - 180 °C)

2.) Hidrófób és oleofób

(Felületi feszültség 16-20 Nm-1)

3.) UV, ózon, és időjárásállók.

4.) Nehezen éghetők, szigetelő égéstermék.

5.) Kiváló szigetelők és ívállóak (300-420sec).

(1015-1016 .cm, 18-20kV/mm,

dielektromos áll. =2,7-3,3 (25 Hz)

6.) Tartós mechanikai tulajdonság: Sh A: 10-90;

szak szil: 5-12 N/mm2; hasadási szil: 15-50 N/mm.

7.) Élettani szempontból közömbös, szövetbarát

Villamos szigetelő (izolátor)

Új alkalmazások

Műemlékvédelem

Szilikon festékek Szilikon művészfesték

Szilikon épületfesték

Orvosi alkalmazási területek

1.) Kemény (hard) implantátumok. (fémek, kerámiák,

teflon, PMMA, PP).

2. ) Lágy (soft) implantátumok. PU, szilikon, stb.)

Szilikon egészségügyi termékek:

1.) Műszerek és diagnosztikai eszközök alkatrészei.

2.) Egyszer használatos segédeszközök pl. katéter

3. ) Tartós használati implantátumok.

Implantátumok

Bőrexpander

Kéz- és ujj-implantátumok

Szemlencse (IOL) Szürkehályog esetén a szemlencsét Hard ill.

Soft lencsékkel helyetesitik. Ezek lehetnek

PMMA, HEMMA vagy soft akrilát kopolimerek

és szilikonok.

A szemlencse adatai

Szemlencse görbületi sugara 10

mm

vastagsága 3,6 mm

Törésmutatója1,40-1,44 :

Dioptria 21,5 D

A lágy szilikon lencse

törésmutatója 1,5

Dobogó szíven végzett sebészeti beavatkozások

Műtéti segédeszköz működő szíven végzett műtétekhez

0

10

20

30

40

50

60

70

0 50 100 150 200

idő (perc)

hő

mérs

ékle

t (°

C)

Az eszköz belső

hőmérséklete

Az eszköz felületének

hőmérséklete

A szív melegítése jelenleg

Szilikon keverék vertebroplasztikai célokra

A csontritkulás ma már népbetegség

Jelenleg alkalmazott megoldások:

1, Csontcement alkalmazása

2, Poli-metilmetakrilát alkalmazása

Mell protézis

Penis és testis implantátumok

Hashártya pótló szilikonos háló

Hörgőprotézisek

Tüdőrák esetén a hörgők is elrákosodhatnak. Lézerrel a

rákos sejteket eltávolítják. A sorvadt hörgőt ki kell

támasztani szilikon csővel, vagy Y csövecskékkel.

Lehet anatómiai ok is ami kiváltja a gyenge falú hörgök

kialakulását.

Transzdermális készítmények

Izompótlások

„fenék” implantátum

$7,500 - 9,000

mellizom implantátum

$7,900

vádli implantátum

$6,900 - 7,900

bicepsz implantátum

$7,900 - 8,500

tricepsz implantátum

$7,900 - 8,500

mell implantátum

$6,900 - 7,500

Művégtagok

Egyéb felhasználások

Cranio plasztika