A szilíciumtól a szilikonokig
Szilícium, a szervetlen világ egyik legfontosabb alkotóeleme Világegyetemben: Földön: 7. Leggyakoribb elem (H, He, O, Ne, N, C, Si, Mg, ) 2. Leggyakoribb elem (O, Si, Al, H, Na, Fe, Ca, Mg, )
3 stabil izotóp: 28 Si, 29 Si, 30 Si 5 radioaktív izotóp: 25 Si, 26 Si, 27 Si, 31 Si, 32 Si 12 C + 16 O 27 Si + n 16 O + 16 O 28 Si + 4 He 25 Mg + 4 He 28 Si + n 26 Mg + 4 He 29 Si + n 16 O + 16 O 30 Si + 2 1 H
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) -C-H - + 0,30 416 -Si-H + - 0,46 323 -C-C- 0 0 356 -Si-C- + - 0,76 301 -Si-Si- 0 0 226 -C-N- + - 0,57 336 -Si-N- + - 1,33 368 -C-O- + - 1,00 336 -Si-O- + - 1,76 368 -C-S - + 0,06 272 -Si-S- + - 0,70 226 -C-F + - 1,60 485 -Si-F -C-Cl -Si-Cl + - + - + - 2,36 0,33 1,09 582 327 391 Számított kötéshossz 108 146 154 188 234 147 180 143 177 181 217 136 170 176 209 Mért kötéshossz 109,1 147,1 154,1 188 234 147,2 173,8 143 164 181 214 138,1 154 176,7 200
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 SiHCl 3, 1858 SiH 4 Szilíciumorganikus vegyületek: Friedel és Crafts 1863 Kipping : keton analógiájára szilikon elnevezés H 3 C Si Cl Cl + H 2 O H 3 C Si + HCl O szilikon 2 H 3 C C O aceton
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 (45-250 m) 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: ( ) 2 SiCl 2 Dow Corning: vizes hidrolízis ciklikus sziloxánok (D 4, D 5, D 6 ) + sósav Wacker: H 3 C Si O O Si H 3 C Si O H 3 C O Si D 4 + 8 HCl Bayer szintézis metanolízis alkoxiszilánok + metilklorid hidrolízis: lineáris sziloxánok (LMS) + alkohol
Szilikonok típusai Monomerek H 3 C Si Si Si Si Kondenzációs típusú sziloxánok M D T Q HO Si O O) Si (Si OH n OC 2 H 5 + H 5 C 2 O Si OC 2 H 5 OC 2 H 5
Addíciós típusú térhálósítás H 2 C HC Si O (Si O) Si O CH CH 2 (Si O) Si CH CH n 2 + H Si m Pt O Si H Peroxidos térhálósítás H 3 C Si O (Si O) Si n O Si ROOH H 3 C Si O CH 2 (Sin O) Si O CH 2 Si H 3 C Si O (Si O) Si O n Si H 3 C CH 2 Si O CH 2 (Si n O) Si O Si
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). (10 15-10 16.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/mm 2 ; 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
hőmérséklet ( C) Műtéti segédeszköz működő szíven végzett műtétekhez 70 60 50 40 30 20 Az eszköz belső hőmérséklete Az eszköz felületének hőmérséklete 10 0 0 50 100 150 200 idő (perc)
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