ما هو التركيب الكيميائي لأحد مكونات السيليكون؟

السيليكون المكون واحد هو مادة متعددة الاستخدامات وتستخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات، وهي معروفة بخصائصها الممتازة في الختم والترابط والعزل.

1. بوليد ميثيل سيلوكسان (PDMS)

المكون الأساسي لمكون واحد من السيليكون هو بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان (PDMS)، وهو نوع من بوليمر السيليكون. PDMS عبارة عن بوليمر اصطناعي يتكون من وحدات متكررة من ثنائي ميثيل سيلوكسان، والذي يتكون من ذرة سيليكون مرتبطة بمجموعتي ميثيل وذرتين أكسجين. يمنح هذا الهيكل PDMS خصائصه الفريدة، مثل التوتر السطحي المنخفض والمرونة العالية والثبات الحراري الممتاز.

PDMS هو العمود الفقري للسيليكون المكون من مكون واحد، مما يوفر للمادة طبيعتها المرنة والمطاطية. فهو يسمح للسيليكون بالتمدد والتشوه دون أن يفقد شكله، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب المرونة، مثل إغلاق المفاصل والحشيات. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع PDMS بدرجة حرارة تزجج منخفضة، مما يعني أنه يظل مرنًا حتى في درجات الحرارة المنخفضة، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في البيئات الباردة.

2. وكلاء الربط المتبادل

لتحويل PDMS السائل إلى مادة صلبة ومرنة، تتم إضافة عوامل الربط المتقاطع إلى تركيبة السيليكون المكونة من مكون واحد. تتفاعل هذه العوامل مع سلاسل PDMS، وتشكل روابط كيميائية بينها وتخلق بنية شبكة ثلاثية الأبعاد.

هناك أنواع مختلفة من عوامل الارتباط المتقاطع المستخدمة في السيليكون المكون الواحد، اعتمادًا على آلية المعالجة. على سبيل المثال، في معالجة الرطوبة لأحد مكونات السيليكون، يتفاعل عامل الارتباط المتقاطع مع الرطوبة الموجودة في الهواء لتكوين مادة صلبة. تشتمل عوامل الارتباط المتقاطع الشائعة في السيليكونات المعالجة بالرطوبة على الألكوكيسيلان. عند تعرضها للرطوبة، تتحلل الألكوكيسيلانات ثم تتفاعل مع سلاسل PDMS لتكوين روابط متقاطعة.

بالإضافة إلى عوامل الربط المتقاطع للمعالجة بالرطوبة، هناك أيضًا عوامل للربط المتقاطع للمعالجة بالحرارة والأشعة فوق البنفسجية. تتطلب عوامل الارتباط المتقاطع للمعالجة الحرارية تطبيق الحرارة لبدء تفاعل الارتباط المتقاطع، بينما يتم تنشيط عوامل الارتباط المتقاطع للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بواسطة الضوء فوق البنفسجي.

3. الحشو

تعتبر الحشوات مكونًا مهمًا آخر من مكونات السيليكون. يتم إضافتها لتحسين الخواص الميكانيكية، مثل القوة والصلابة ومقاومة التآكل للسيليكون. تشمل الحشوات الشائعة المستخدمة في السيليكون المكون الواحد السيليكا وكربونات الكالسيوم والتلك.

السيليكا هي واحدة من الحشوات الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في تركيبات السيليكون. يمكن أن يعزز قوة المسيل للدموع وقوة الشد للسيليكون. تعمل جزيئات السيليكا كتعزيز، مما يمنع نمو الشقوق ويحسن المتانة الإجمالية للمادة. كربونات الكالسيوم هي أيضًا مادة حشو شائعة، والتي يمكن أن تزيد من صلابة السيليكون وصلابته. غالبًا ما يستخدم التلك لتحسين خصائص تدفق السيليكون أثناء المعالجة.

4. الملدنات

تتم إضافة الملدنات إلى مكون واحد من السيليكون لزيادة مرونته وتقليل صلابته. وهي تعمل عن طريق تقليل القوى الجزيئية بين سلاسل PDMS، مما يسمح لها بالتحرك بحرية أكبر. وهذا يؤدي إلى مادة أكثر ليونة وأكثر مرونة.

تشمل الملدنات الشائعة المستخدمة في السيليكون المكون الواحد الفثالات والملدنات غير الفثالات. لقد تم استخدام الفثالات على نطاق واسع في الماضي، ولكن بسبب المخاوف بشأن آثارها الصحية المحتملة، أصبحت الملدنات غير الفثالات أكثر شعبية. تقدم الملدنات غير الفثالية أداءً مشابهًا للفثالات مع كونها أكثر صداقة للبيئة.

5. المواد المضافة

يتم استخدام المواد المضافة في مكون واحد من السيليكون لإضفاء خصائص محددة على المادة. على سبيل المثال، تتم إضافة مضادات الأكسدة لمنع السيليكون من الأكسدة والتحلل بمرور الوقت. تُستخدم مثبتات الأشعة فوق البنفسجية لحماية السيليكون من التأثيرات الضارة للأشعة فوق البنفسجية، والتي يمكن أن تسبب تغير اللون والتقصف.

مثبطات اللهب هي نوع آخر مهم من المواد المضافة. يتم إضافتها لجعل السيليكون مقاومًا للحريق. تعمل مثبطات اللهب عن طريق إطلاق الغازات التي تخفف الأكسجين الموجود في الهواء أو عن طريق تكوين طبقة شار على سطح السيليكون، والتي تعمل كحاجز للحرارة والأكسجين.

تطبيقات السيليكون المكون الواحد

التركيب الكيميائي الفريد للسيليكون المكون الواحد يمنحه نطاقًا واسعًا من التطبيقات. وفي صناعة الالكترونيات يتم استخدامه لسيليكون أبيض مقاوم للحريق لتثبيت مكونات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. خصائص العزل الممتازة للسيليكون وقدرته على تحمل درجات الحرارة المرتفعة تجعله مثاليًا لحماية وتأمين مكونات ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

في صناعة البناء والتشييد،مادة مانعة للتسرب من السيليكون مكونة من جزء واحديستخدم في سد الفواصل والفجوات في المباني. تضمن مرونة السيليكون ومقاومته للعوامل الجوية إغلاقًا طويل الأمد ومقاومًا للماء.

في صناعة السيارات،مانع تسرب مطاط السيليكون الكهربائييستخدم في إغلاق التوصيلات الكهربائية وحمايتها من الرطوبة والتآكل. في صناعة السيارات، يتم استخدام مانع التسرب المطاطي السيليكوني الكهربائي لإغلاق التوصيلات الكهربائية وحمايتها من الرطوبة والتآكل. تساعد هذه المواد على توفير عزل موثوق وحماية بيئية للتجمعات الإلكترونية الحساسة. على سبيل المثال،RTV1 سيليكون عازل للكهرباءيستخدم بشكل شائع عندما يتطلب الأمر عزلًا كهربائيًا مستقرًا ومقاومة للرطوبة.

مراجع

• مارك، جي إي، وإيرمان، بي. (2007). علوم وتكنولوجيا المطاط. الصحافة الأكاديمية.
• داو كورنينج. (2019). دليل تكنولوجيا السيليكون.
• واكر كيمي إيه جي. (2020). السيليكون: الخصائص والتطبيقات والتكنولوجيا.