سیلیکون ها

ghxzy

کاربر فعال تالار اسلام و قرآن ,
کاربر ممتاز
عنصر سیلیکون اولین با در سال 1824 توسط برنلویس و بعدا توسط فریدول و گزاقلس مورد مطالعه قرار گرفت. عبارت سیلیکون با نام شیمیدان آلمانی وهلر در سال 1857 ساخته شده بود. سیاست او بر مبنای سیستم فهرست نام شیمی آلی بوده است برای مثال ترکیب هایی که فرمول R[SUB]2[/SUB]sio دارند، یک کتون نامیده خواهد شد و این پسوند ناشی از سیلیکون بوده است. عبارت سیلیکون هم اکنون استفاده شده تا به کتون های مشابه اشاره کند و ممکن است به طور سودمند برای این هدف حفظ شود. اولین بررسی سیستماتیک سیلیکون بین سال های 1899 و 1944 انجام گرفت. اولین سیلیکون ها در حدود سال 1940 ساخته شدند.
شیمیدانان امروزه باور دارند که یک آنالوگ سیلیکون از یک کتون آلی می تواند آماده و مجزا شود تا امروز، هیچ کس قادر نبوده تا یک آنالوگ سیلیکون از یک کتون جدا کند.
موضوع فهرست نام آلی سیلیکون در جریان باقی می ماند تا سال 1949 وقتی قانون های فهرست نام پیشنهاد شده توسط اتحادیه بین المللی خالص و شیمی به کار رفته (IUPAC) با انجمن شیمی پذیرفته شده بود. امروزه (IUPAC) از عبارت سیلیکون بر مبنای چهارچوب پلیمر SiH[SUB]2[/SUB]-c استفاده می کند. اگر چه استفاده موقت از کلمه سیلیکون بخشی از معیارهای فهرست نام رسمی آنها نمی باشد. عبارت سیلیکون بر بیش از 140 سال استواربوده و پلیمرهای سیلیکون آلی و حتی بعضی از مونومرها را توضیح می دهد. بیش از 90 کتاب وجود دارد که کلمه سیلیکون در فهرست آنها منتشر شده است. بسیاری از این کتاب ها شامل یک معرفی خلاصه با سیلیکون ها می باشد. برای مثال در رابطه با کتاب سیلیکون و استفاده آنها راب روی گرگور پیشنهاد می کند که به این صورت تعریف می شوند: "وقتی هر ترکیبی شامل عناصر سیلیکون و اکسیژن و گروه های آلی باشند، سیلیکون به مقادیر کافی وجود داشته باشد تا ویژگی های اندازه گیری را تحت تاثیر قرار دهند." این تعریف به نسبت تعریف مناسبی برای کوپلیمرهای پلی دی متیل سیلوکسان و مواد آلی خواهد بود.
یک رزین سیلیکون ترکیبی است که شامل عنصر سیلیکون، اکسیژن و گروه های آلی است. سیلیکون ها ممکن است پلیمرهای هیبریدی (چندگانه) باشد که تشکیل پیوند دهند و مواد آلی و معدنی درشته باشند. همچنین بعضی از ویژگی های هر دو ماده اصلی که فراهم می کنند، آنها دارند. آنها بعضی از ثبات های گرمایی و شیمیایی سیلیکا و سیلیکات ها و همچنین موادی که دوباره فعال می شوند دارند. حلال ها و پلاستیک هایی که انواع مواد آلی هستند، شیمی منحصر به فردی دارند که از Si تا C به هم پیوند خورده اند. همچنین خصوصیات سیلیکون ها در مواددیگر پیدا نمی شود.
در این سیلیکون ها، ساختار سیلیکا توسط برداشتن بعضی از اکسیژن ها و جانشین شدن آنها با کربن و گروه های آلی اصلاح شده است. بزرگترین گروه های آلی با سیلیکون پیوند می خورند. بزرگترین مولکول آلی طبیعی است. رایج ترین زنجیر کوتاه هیدروکربن ها از متیل تا گروه های آمیلی است. ساختار حلقه ای فنیل و گروه های وینیلی به سوی سیلیکون پیوند می خورند، موقعی که زنجیر بلند هیدرو کربن جایگزین مواد آلی می شوند، سیلیکون نشان می دهد که تقریبا همه واکنش های معمولی با مواد شیمیایی آلی اکسیداسیون و تغییر بزرگی در ویسکوزیته با عوض شدن دما به هم مربوط شده اند.

رزین سیلیکون یک نوع از ماده سیلیکون می باشد که با الیگوسیلوکسان ها شاخه ای قفسه مانند با فرمول عمومی ‘R[SUB]n[/SUB]SiX[SUB]m[/SUB]O[SUB]y[/SUB]’ شکل گرفته ، که Rجایگزین غیر واکنشی معمولا متیل یا فنیل می باشد و X یک گروه ظابطه ای H، oH، Cl، یا OR می باشد. این گروه ها در بعضی کاربردها بیشتر غلیظ می شوند که شبکه های غیر محلول پلی سیلوکسان پیوند عرضی تشکیل می دهند. وقتی R متیل می باشد، چهار تا از واحد های ضابطه ای مونوی یک سیلوکسان به صورت زیر توضیح داده شده است:

‘M’ برای Me[SUB]3[/SUB]SiO
‘D’ برای Me[SUB]2[/SUB]SiO[SUB]2[/SUB]
‘T’ برای MeSiO[SUB]3[/SUB]
‘Q’ برای SiO[SUB]4[/SUB]

فراوان ترین رزین های سیلیکون از واحد های D و T (رزین های DT) یا از واحد های Q و M (رزین های MQ) ساخته شده اند. اگرچه بسیاری ترکیب های دیگر اغلب (QDT، MTQ، MDT) در صنعت استفاده می شوند.

رزین های سیلیکون یک درجه وسیعی از محصولات را نشان می دهند. مواد از وزن مولکولی در درجه «10000-1000» در چسب های حساس فشار، لاستیک های سیلیکون، روکش ها و افزودنی خیلی مفید هستند.
رزین های سیلیکون با غلیظ سازی هیدرولیتیکی از پیش درآمدهای مختلف سیلیکون آماده می شوند. در فرایند اولیه از آماده سازی رزین های سیلیکون، سدیم سیلیکات و کلروسیلان های مختلف به عنوان، ده آغازی استفاده می شوند. اگر چه مواد اغازی حداقل مواد گران (برای نمونه در صنعت) هستند. کنترل ساختاری برای محصول خیلی سخت بوده است. اخیرا، یک واکنش کم تترااتوکسی سیلان (TEOS) یا اتیل پلی سیلیکات و سیلوکسان های مختلف به عنوان مواد آغازی استفاده می شود.

واحد های ساختاری پلی سیلوکسان:

آماده سازی سیلیکون ها:
Sio[SUB]2[/SUB] + C Si + Co
آماده سازی سیلان ها (بیشتر کلروسیلان های آلی)
مراحل مستقیم:
Si + CH[SUB]3[/SUB]Cl CH[SUB]3[/SUB]SiCl[SUB]3[/SUB] متیل تری کلروسیلان
(CH[SUB]3[/SUB])[SUB]2[/SUB]SiCl[SUB]2[/SUB] دی متیل دی کلروسیلان
(CH[SUB]3[/SUB])HSid[SUB]2[/SUB] متیل هیدروژن دی کلروسیلان
(CH[SUB]3[/SUB])[SUB]3[/SUB]SiCl متیل کلرو سیلان
SiCl[SUB]4[/SUB] تترا کلروسیلان
HSiCl[SUB]3[/SUB] تری کلروسیلان
مراحل واکنش گرینارد:
(CH[SUB]3[/SUB])[SUB]3[/SUB]SiCl
CH[SUB]3[/SUB]MgCl + SiCL[SUB]4[/SUB] (CH[SUB]3[/SUB])[SUB]2[/SUB]SiCl[SUB]2[/SUB] + MgCl[SUB]2[/SUB]
(CH[SUB]3[/SUB])SiCl[SUB]3[/SUB]
تترا کلرید سیلیکون به وسیله مرحله بعدی ساخته می شود:
SiO[SUB]2[/SUB] + 2C + 2Cl[SUB]2[/SUB] SiCl[SUB]4[/SUB] + 2CO
واکنش تولید شده مخلوطی از کلروسیلان هاست که معمولا برای دی متیل دی کلروسیلان ها بزرگترین گروه است. واکنش می تواند در عمده ترین مواد تنظیم شود. ملوط کلروسیلان ها به وسیله تقطیر جدا می شود.
آماده سازی سیلانول ها:
R[SUB]2[/SUB]SiCl R[SUB]3[/SUB]SiOH )M(واحد -
R[SUB]2[/SUB]SiCl[SUB]2 [/SUB] Hcl + Hcl +R[SUB]2[/SUB]Si(OH)[SUB]2[/SUB] )D(واحد -
RSiCl RSi(OH)[SUB]3[/SUB] )T(واحد –
مونومرهای سیلانول بی ثبات هستند و به وسیله حذف اب غلیظ می شوند. برای تنظیم واکنش پلیمریزاسیون گرما و اسید یا کاتالیزور استفاده می شود.
پلیمریزاسیون:
2R[SUB]3[/SUB]SiOH R[SUB]3[/SUB] _ Si _ O _ Si _ R[SUB]3[/SUB] + H[SUB]2[/SUB]O


به وسیله تغییر نسبت واحد های M، D، T و Q نسبت رادیکال های آلی اتم های سیلیکون می توانند مختلف باشند. (R: نسبت Si یا درجه جایگزینی) به این طریق رنج وسیعی از تولیدات می توانند ساخته شوند.
روغن سیلیکون: نسبت M روی ویسکوزیته اثر می گذارد.MD[SUB]x[/SUB]M[SUB]x[/SUB]<2000D
صمغ سیلیکون: MD[SUB]x[/SUB]M[SUB]x[/SUB]>2000
رزین های سیلیکون: MDT (بیشتر رایج است) و یا ترکیب MDTQ

رزین های سیلیکون:

رزین های سیلیکون بیش از 30 سال است که در پوشش های سطحی صنعتی استفاده می شوند. در گذشته فقط برای مقاومت گرمایی پوشش های مواد در دماهای بالا در کاربردهای مانند کوره، نجاری کوچک و دودکش ها استفاده می شدند. که آنها هنوز بهترین مواد موجود برای آن اهداف هستند. در سال های اخیر رزین های سیلیکونی در پوشش هایی تزیینی برای بهتر مقاوم شدن استفاده می شود.
رزین های سیلیکونی در فرمولاسیون پوشش های سطحی در سه نوع استفاده می شوند.
الف) رزین های سیلیکونی خالص: که در بایندرهای منفرد در سیستم های نهایی استفاده می شوند.
ب) رزین های مخلوط: که سیلیکون ها با رزین های آلی مخلوط شده اند.
ج) سیلیکون های میان مرحله ای دوباره فعال شده: که کوپلیمریزاسیون با رزین های آلی انجام می شود. سیلیکون ها بسیاری از نیازهای صنعتی را برای تولیدات فراهم می کنند. سیلیکون ها ترکیبات سیلیکون آلی هستند. این ترکیبات خصوصیات آلی را دارند. زیرا سیلوکسان به گروه های حاضر در سیلیکان ها می چسبد. ویژگی های آلی از باندهای سیلیکون با اتم های کربن به وجود می آید.
SiCl[SUB]4[/SUB] + 2R _ MgCl R[SUB]2[/SUB]SiCl[SUB]2[/SUB] + 2Mgcl[SUB]2[/SUB]
واکنش زیر نشان می دهد که واکنش سیلیکون با متیل کلراید در دماهای بالا با وجود مس متالیک از متیل کلروسیلان ها پیش می آید.
3Si + 6CH[SUB]3[/SUB]cl (CH[SUB]3[/SUB])[SUB]3[/SUB]Sicl + (CH[SUB]3[/SUB])[SUB]2[/SUB]Sicl[SUB]2[/SUB] + CH[SUB]3[/SUB]Sicl[SUB]3[/SUB]
مهمترین محصولات تولید شده سیلیکون ساخت بشر، دی متیل دی کلروسیلان است.

بیشتر این محصولات ویژگی های زیر را دارند:

1) ثبات گرمایی رنج 50- تا 200+
2) مقاوم خوبی برای آب و هوا، ازن و تشعشع
3) ویژگی دی الکتریک خوبی دارند.
4) ویژگی های ضد آب خوبی دارند.
5) غیر فعال کردن فیزیولوژیکی

رزین های سیلیکونی سنتز شده:

تعدادی از واحدهای ساختاری و گروه های کارای اتم سیلیکون ساختار را تعیین می کند. تکنولوژی مراحل و کمپلکس ویژگی های سیلیکونی محصولات نهایی به صورت زیر است:

شکل گیری و ساختار رزین های سیلیکونی:

رزین های سیلیکونی جنبه های ساختاری زیادی دارند. ساختارهایشان در مراحل هیدرولیزی که اثر گذاشته به وسیله فرمولیشن شکل گرفته:
1) متمرکز کردن مونومرها
2) انواع حلال
3) دما
4) کاتالیست
رزین های ارکانوسیلوکسان خالص معمولا ماکرومولکول های خطی یا غیر خطی هستند. ساختار سیلیکون های شاخه ای که اسا آنها واحدهای T است، به صورت زیر است.
Fig 1-9
دیاگرام سیستماتیک رزین های سیلیکونی که پیوند عرضی تشکیل داده اند به صورت زیر است:

Fig 2-9


رزین های سیلیکونی خالص:

رزین های سیلیکونی خالص محصول هیدرولیز دی و تری کلروسیلان ها به صورت عملی هستند. R[SUB]2[/SUB]Sicl[SUB]2[/SUB] و RSicl[SUB]3[/SUB] که R معمولا متیل یا فتیل یا ترکیبی از این دو است. (همچنین بعضی از گروه های دیگر ممکن است باشند.)
برای تولید رزین، کلروسیلان ها در هیدروکربن های آروماتیک مانند تولوئن حل می شوند و با آب هیدرولیز می شوند.
مخلوط مجزای درون دو لایه: یک فاز حلال، در هر سیلیکون هیدرولیز شده حل شده و یک فاز آبی به دنبال جدا شدن دو فاز، خنثی شده، صاف شده، رشته ای شده و سرانجام ویسکوزیته تنظیم می شود.
سه پارامتر اصلی بر روی این ویژگی ها اثر می گذارد:
نسبت R:S نسبت متیل : فتیل نسبت R:Si و ویسکوزیته
که این موارد به وسیله نسبت دی و تری سیلان های عملی در مواد آغاز کننده تعیین می شود. افزایش میزان تری سیلان عملی نسبت به R:Si پایین می آیند و میزان کمتری، افزایش می یابند. اعم پایین ترین نسبت R:Si سریعترین سرعت کیورشدن رزین، حتی برای هوا خشک شدن می باشد. اما فیلم کیور شده سخت تر می شود و قابلیت انعطاف پذیری کمتر می شود. رزین های سیلیکونی رایج نسبت R;Si، 1.67 به 1.28 است و تسبت تری به دی ، 2.5 به 0.5:1 در مواد واکنش دهنده انها می باشد.

محتویات متیل و فنیل:

استحکام گرمای، مقاومت
اکسیداسیون و ثبات این موارد با افزایش محتویات فنیل صورت می گیرد اما رزین خالص نمی توان استفاده شود، زیرا آنها جامدهای خمش ناپذیری از فیلم های قوی می شوند. افزایش ظرفیت متیل انعطاف پذیری خواص را بهبود می بخشد. نسبت متیل به فنیل در رزین سیلیکونی رایج معمولا 0.5 به 2.5:1 است.


ویسکوزیته:

ویسکوزیته رزین به درجه پلیمریزاسیون رزین بستگی دارد. در رزین های ساخت بشر، پلیمریزاسیون در یک ویسکوزیته تعیین شده به وسیله مخلوط سرد شده و رقیق شدن آن با حلال متوقف می شود. در رزین سیلیکونی خطی، ویسکوزیته رزین، ویژگی های نهایی فیلم را بهبود می بخشد. زمان ژل شدن، حلالیت، خشک شدن هوازی و خالص بودن رزین روی ویسکوزیته اثر می گذارد که با افزایش ویسکوزیته این مراحل بهبود می یابد.
ویژگی های رزین های پوششی سیلیکونی خالص:
رزین های سیلیکونی تا 80 درصد در حلال های آروماتیک هیدروکربنی حل می شوند. معمولا تولوئن 100% رزین های جامد هستند و همچنین برای استفاده های ویژه موجود می باشند. این خلال ها ویسکوزیته را پایین می آورند. رزین های سیلیکونی مقاومت گرمایی و شیمیایی خوبی دارند.
مقاومت گرمایی: رنگ ها لعابی سیاه تا 550 و ترکیبات آلومینیومی، 650 قابل استفاده هستند رزین های سیلیکونی اساس رنگ ها هستند که تقریبا زرد شدن و گچی شدن در آنها اتفاق نمی افتد حتی زمانی که انواع پیگمنت های دیگری استفاده می شود.
مقاومت شیمیایی: رزین های سیلیکونی به دلیل خواصی که دارند در مقابل واکنش های شیمیایی که آب تولید می کنند مقاوم هستند. مقاومت حلالی آنها ضعیف است. اما جایگزینی به وسیله افزایش رزین های آلی انتخاب شده بهبود می یابد.

چسبندگی:

هنوز رفتار شیمیایی یا سندبلاست توصیه می شود تا به حال فسفاتینگ در دماهای بالا، مضر بوده است. چسبندگی برای آلومینیوم خوب است ، اما برای مس و زنیک پایین است.

رنگدانه ها و رنگینه ها:

تقریبا پرشید رنگی می تواند در یک رزین سیلیکون پایه Coating را فراهم کند، که باید موارد زیر رعایت شود:
الف) فقط پیگمنت های آلی که با گرما محکم شده اند برای Coating در دماهای بالا باید استفاده شوند.
ب) پیگمنت های شیمیایی و یا ضد آب با زنگینه که باید استفاده شوند در رنگ هایی که می خواهند در عرض دید قرار بگیرند معمولا پیگمنت های فلزی استفاده شده پودر روی و به ویژه آلومینیوم هستند. پیگمنت هایی که به کار برده می شوند معمولا آلی هستند.

تینرها:

هیدروکربن های آروماتیک، هیدروکربن های آلیفاتیک، کتون ها، استرها و گلیکول اتر ها مناسبند، که تینر ها ممکن است با رزین های آلی سیلیکون اصلاح شده که به گروه های الی تشکیل دهنده بستگی دارند استفاده شوند.
رزین های سیلیکونی در رنگ ها:
استفاده رزین های سیلیکونی در محلول ها، رزین های مایع، امولسیون واسطه با رزین های کربنی ویژگی های مهمی برای فرمولاسیون رنگ ها و پوشش های سطحی دارند. کاربردی از رنگ های مات، سیلیکاتی و رنگ های مخصوص دکوراسیون برای بالا بردن مقاومت دمایی پوشش ها، بیندرها و پیگمنت ها باید با دقت انتخاب شوند. لایه های نهایی یا مخلوط استایون و بیندرهای رزین سیلیکون، نفوذپذیری بخار آب بالایی دارند. میزان سیلیکون ها در بایندر ها اغلب 30% w/w است.

سنتز رزین سیلیکون:

164 گرم (معادل 1.105 مول) از کلروسیلان با 240 میلی لیتر از 4 متیل 2 پنتانون 0MIBK) مخلوط شده و همزمان 360 میلی لیتر تولوئن اضافه می گردد. 480 میلی لیتر از MIBK و 240 میلی لیتر از یک مول HCL در دمای اتاق تشکیل یک محلول ابی می دهند. محلول با سرعت معینی به زده می شود و لایه های آلی با PH خنثی به صورت معین تشکیل می گردند. یک محلول آلی از استات سدیم اضافه می کنند و کل مجموعه را تا دمای 70 گرم می کنند و همزمان به صورت ثابت آن را به هم می زنند، تا لایه هایی با PH خنثی ایجاد شده و همزمان درصد ترکیبات رزین نیز کنترل می گردد.

اضافه کردن کیورینگ:

کیور به معنای عملیات گرمایی روی یک محلولی که حالت خمیری دارد و خروج ثابت مایعات به صورت تبخیر از آن انجام شده و حالت چسبنده ای به خود می گیرد. رزین های سیلیکونی به صورت خود به خود کیور می شوند. پایداری بالایی دارند خواص ترمودینامیکی رزین سیلیکون بسیار بالا است و این موضوع به دلیل اضافه کردن افزودنی های انتقالی است که به صورت خودبه خودی باعث انجام فرایند کیورینگ می شوند و تا 40% ذرات سیلیکا با استفاده از فرایندهای پیشرفته و با استفاده از هیدروآنالیز فرایند کیورینگ انجام می شود. این ترکیب نسبت به سایر پلیمرهای آلی دیگر دارای مزایای فراوانی از جمله متفاوت حرارتی بالاتر و مقاومت به رطوبت بالاتر هستند.
قبل از اینکه محلول ایجاد شده در قسمت قبل را به درون قالب بریزیم باید از مخلوط شدن کامل سیلیکا به صورت رزیم در تولوئن مطمئن شویم و مقداری کاتالیت ترکیبی حاوی پلاتین نیز به محصول اضافه می کنیم کل محصول به صورت مشخصی تا دمای 200 گرم می کنیم. زمان گرمایش باید 3 ساعت باشند.
عمل گرمایی بعد از کیورینگ:

فرایند کیورینگ اضافی روی لایه های حاوی رزین را در محیط حاوی N[SUB]2[/SUB] / Net[SUB]3[/SUB] به صورت بخار تا دمای 400 درجه سیلسیوس به مدت 2 ساعت انجام می دهیم.

پیوند های عرضی در رزین های سیلیکون:

محصولات بهینه شده هیدرولیز کلروآلوکسی سیلان نشانه گذاری شده با تراکم بخشی سیستم های پیوند خورده عرضی با گروه های تابع ثابت می باشند. با وابستگی حوزه کاربردی. این موارد باید برای فرایند و توانایی پیوند عرضی برای تبدیل آنها از حالت حل شدنی به حالت حل نشدنی، اقتصادی باشند. در این فاز خواص ویژه ای باید آنچه را رزین های سیلیکونی بالاتر به پلیمرهای آلی مرسوم انتقال می دهند، توسعه دهد. این واکنش ها در دماهای بالا برده شده و به طور معمولی اتفاق می افتند و می توانند توسط کاتالیزرها سریع بخشیده شوند.
موارد زیر مکانیسم را که ممکن است اتفاق بیفتد بهبود می بخشد.

با وابستگی به مسیر واکنش غالب، موارد زیر از یکدیگر تشخیص داده می شوند. (به منظور اهمیت صنعتی):

1) پیوند عرضی چگالش
2) پیوند عرضی پروکسید و ترکیب چند ماده با هم
3) پیوند عرضی تشعشعی – UV
که مورد دوم هنوز دارای اهمیت صنعتی محدود شده می باشد (تا زمانی که رزین های سیلیکون اهمیت داشته باشند)

رزین های پیوند عرضی – چگالش:

فرم های تجاری محصولات چگالش و هیدرولیزی ارگانوسیلان ها شامل گروه های هیدروکسیل بین 0.2% و 5% می شوند که با یکدیگر در دماهای بالای 150 با شکل دادن جدید زنجیره ای _Si _ O _ Si _ واکنش می دهند. هر چه محتوی Si _ OH بالاتر باشد، رزین واکنشی تر می باشد. فرایند چگالش به شبکه های بزرگتر و سرانجام به کامل نمودن قابلیت حل نشدنی در حلال های آلی می انجامد. با وابستگی به چگالش ها محصول نهایی می تواند دارای محدوده ای از حالت شکننده به خالت الاستیک باشد. زمان مورد نیزا برای پیوند عرضی بستگی به ارگانوسیلان ویژه و وظیفه آن دارد. رزین های سیلیکون شامل 10% تا 30% w/w از گروه های آلوکسی در حضور کاتالیزورهای رطوبت مناسب برای شکل دادن گروه های هیدر.کسیل آزاد و الکل برابر واکنش می دهند. این ها می توانند با هر کدام از شبکه های پلیمری شکل دهنده واکنش دهند. کاتالیزورها و بازدارنده ها به علاوه اسیدها و نمک های فلزی را کم می کند. چون واکنش چگالش نیز به آرامی در دمای نرمال اتفاق می افتد، موجود بودن رزین ها و محلبول های رزین محدود می شود که می تواند با دماهای کمتر به علاوه الکل ها و با عوامل پیچیده کننده به تاخیر نیفتد.

رزین های پیوند عرضی پروکسید و افزودنی ها:

کو هیدرولیزارگانو هیدروژن یا هیدروژن – کلروسیلان باعث غلیظ شدن رزین های سیلیکون غلیظ شده به طور بخشی می شود که زنجیره های Si _ H _ می باشد. این ها در حضور کاتالیزورها (مثلا ترکیبات پلاتینیوم) در دماهای بالا با رزین های ایجاد شده توسط کو – هیدرولیز و فنیل ارگانو کلرو سیلان ها با ارگانوکلروسیلان ها واکنش می دهند. این مقدار اضافه بودن ساختار فراورده ی فرعی اتفاق می افتد و بدان وسیله به بهبودی بدون حباب لایه ضخیم رزین می انجامد. رزین ها برای بهبود مقدار اضافه در ابتدا سیستم های دو جزئی هستند که بعد از ترکیب شدن پیوند عرضی به وجود می آیند.
پیوند عرضی پروکسید حلال – آزاد:
رزین های سیلیکون مایع شامل گروه های وینیل، نسبتا به ترکیب محصولات فرعی می انجامد. در این روش، ممانعت اکسیژن می تواند باعث ضخامت سطحی نا مطلوب شود.

طبقه بندی رزین های سیلیکون:

رزین های سیلیکون برای گروه های مختلف وابسته به پسماند آلی پیوند به اتم سیلیکون ارجاع داده می شوند. مهمترین محصولات تجاری همانند موارد ذیل هستند:
رزین های متیل سیلیکون: فرمول شیمیایی این مورد برابر است با:
[(CH[SUB]3[/SUB])[SUB]n[/SUB]SiO[SUB]4-[/SUB][SUB]n[/SUB][SUB]/2[/SUB]][SUB]m[/SUB] n<1.7
مواد خام ضروری، متیل کلروسیلان به راضی در مقادیر کافی از سنتز موجود می باشد. با وابستگی به نسبت واحد های ترکیبی di – functional فیلم های رزین بهبود یافته دارای خواصی می باشند که در مخدوده ای از شکننده به انعطاف پذیر یا الاستیک می باشند.

رزین های متیل سیلیکون:

ضعیف ترین کربن پلی متیل سیلوکسان ها هستند. مقاومت دمایی طولانی مدت آنها حدود 180 تا 200 درجه سانتیگراد می باشد. بار کنش گرمایی بالا احتمالا به تکمیل اکسیداسیون از گروه های متیل با تنها یک مقدار کوچک از محصولات طرفی که شکل می گیرند، می انجامد. تشابه شیمیایی به اسید سیلیسیک اصل ویژگی غیر آلی از این گروه رزین می باشد. از این رو سختی بزرگ نسبی، قابلیت ارتجاع در مقابل حرارت کم، بویژه برای محصولات معدنی عیر الی وابسته می باشند و به طور ناسازگاری به دیگر رزین ها وابسته می باشد. در مخلول رزین های متیل سیلیکون به طور کلی از نظر تجاری با یک محتوی جامد از حدود 50% w/w موجود می باشند. حلال های ترجیع داده شده، آروماتیک ها، آلیفاتیک ها و الکل ها می باشند. رزین های مایع آزاد از حلال، رزین های جامد و امولسیون ها به طور فراینده ای محصولات طبقه بندی شده ای را جانشین می کنند. همه محصولات بر اساس رزین های متیل سیلیکون، خواص مانع آب استثنایی را در حلال ازاد که به طور بخشی دارای شرایط پیوسته عرضی در دماهای اتاق بعد از بهبود کاتالیزوری یا گرمایی هستند را نشان می دهند. در یک فرایند گرمایی، رزین های متیل دارای نرخ متوسطی از پیوند عرضی هستند. برای کاربردها در دماهای بالای 400 ته ماند اسید سیلیسیک که با اکسیداسیون اجزای اصلی آلی با هم با رنگدانه های لایه ای شکل گرفته ثابت می باشد.
لایه های ضخیم رزین های متیل سیلیکون تمایل دارند که به شکستگی فشار وارد کنند و دارای حساسیت شکاف افزوده باشند. این خواص در حوزه های متعددی از کاربرد شامل موارد ذیل به کار گرفته می شوند:
عوامل مانع آب در نگهداری ساختمان، در صنعت الکتریکی و برای مواد آلی عوامل تفکیکی در ساخت غذا و در فرایند پلاستیک ها، مقادیر اضافی برای مقاومت آب و هوایی، رنگ های سطحی تراوایی، رطوبت، الیافی برای پوشش های با دمای بالا، برای عایق کاری الکتریکی سخت و مدل سازی های سرامیک برای قالب ها در ریخته گری فلزی هستند

رزین های فنیل سیلیکون:

این ها رزین هایی هستند شامل بالای 20% w/w از گروه های فنیل. واحد های دیگر آلی معمولا گروه های متیل می باشند. سیلیکون های شامل گروه های فنیل به عنوان تنها جز آلی کاربرد کوچکی را به علت قابلیت ترموپلاستیکی طولانی مدتشان پیدا کرده اند. گروه هایفنیل در سیلیکون ها، مقاومت گرمایی را به 250 – 200 افزایش می دهند که تابعی به عنوان پلاستیک ساز داخلی می باشد و به طور قابل ملاحظه ای سازگاری را با پلیمرهای آلی بهبود می بخشند. محلول های رزین فنیل و رزین متیل دارای محتوی جامدات بالای 80% w/w می باشند.
حلال های مناسب اصولا آروماتیک ها می باشند. جانشینی آنها یکی از مهمترین کارها در توسعه محصولات مورد قبول محیط زیست می باشد. محلول های رزین فنیل با محلول های رزین متیل قابل حل نمی باشند. خواص فیلم های رزین می تواند از سخت به خیلی الاستیک توسط پیوند مونومرهای di – functional تغییر یابد. در مقایسه با رزین های متیل سیلیکون آنها به طور قابل توجهی برای رنگ کردن راحت تر می باشند. که مقاومت نور عالی و براق را افزایش داده اند. بنابراین با وجود تفاوت های زیادشان آنها دارای محدوده وسیع تری از کاربرد نسبت به متیل سیلیکون ها می باشند. الیاف برای مواد عایق کاری الکتریکی انعطاف پذیر و سخت، الیاف برای مقاومت دمایی، پوشش های مقاوم خوردگی رنگ شده، عوامل تراز برای لعاب کاری های کوره، الیافی برای سیمان ها و قالب کاری ها نمونه هایی از این مورد هستند.

رزین های MQ:

رزین های سیلیکون که از واحدهای Q و M شکل گرفته اند. تری متیل کلروسیلان و سیلیکون تترا کلرولید استنتاج می شود. اهمیت آنها به طور اولیه در قابلیت مناسب بودن آنها به عنوان مواد افزودنی و کمکی در ساخت سیلیکون ها و برای مقاصد صنعتی دیگر می باشد. حوزه های اصلی کاربردی برای این محصولات عبارتند از: عوامل رهایی اهداف خاص برای مثال مطمئن شدن از قابلیت پوشش مجدد قالب سازی های پلی اورتانريال تقویت کننده ها در ترکیبات سیلیکون، لاستیک، رزین های استفاده شده در عوامل ضد کفی و چسبنده.
در مقایسه با رزین های سیلیکون شکل گرفته از واحدهای D و T تولید کلی رزین های MQ کوچک می باشد. رزین های سیلیکونی و دیگر گروه های سخت، رزین های ویژه ای در آنچه گروه های الکیل بلند (مانند پروپیل و بوتیل) در چهارچوب مبنای رزین سیلیکون به هم می پیوندند، وجود دارند. قابلیت پایداری رزین سیلیکون به آلکالی (ماده ای با خاصیت قلیا) معمولا به طور عمده ای با محتوی گروه الکیل تا بالای 10% w/w افزایش می یابد. این خواص به خصوص برای استفاده از رزین های سیلیکون برای بهره مند شدن از حالت دفع آب در بخش ساختن مهم می باشند.

خواص فیزیکی و الکتریکی فیلم های رزین:

رزین ها می توانند با مقادیر ویژه الکتریکی و فیزیکی (جدول زیر) مشخص شوند.

مقاومت دمایی به طور گسترده ای بستگی به روش ترکیب، ضخامت ورقه، نوع و مقدار کاتالیزورها و رنگدانه ها روی تغییر دما دارد. رزین های فنیل سیلیکون دارای مقاومت دمایی از 60- تا 250 می باشند. جدول زیر دید کلی از فقدان وزن از رزین سیلیکون روی بارکنش گرمایی دینامیک را فراهم می آورد. نبود جرم به طور بخشی با افزایش جرم به وجود امده توسط اکسیداسیون به SiO[SUB]2[/SUB] پوشانده می شود.

نرخ گرمایش / مقاومت به مواد شیمیایی و فرسایش در اثر هوا:

رزین های سیلیکون بهبود یافته برای بیشتر اسیدهای معدنی، نمک ها و هیدروکربن های آلیفاتیک مقاوم هستند. محیط آلکالینی باعث تجزیه در محصولات مولکولی کم یا سیلیسات های حل شدنی در آب با سرعت کم تر یا تند تر وابسته به غلظت ترکیب رزین و مبنا می شوند. گروه های آلکیل بلند، مقاومت را برای دی پلیمریزاسیون قلیایی تحریک شده افزایش می دهند. رزین های سیلیکون دارای مقاومت فرسایشی هوایی خیلی خوبی هستند که در نتیجه ترکیب خواص مانع آب و مقاومت به تشعشع UV و زردی می باشد.خواص توکسی کلژیکال رزین های سیلیکون غیر توکسی می باشند. هیچ محدودیتی در استفاده از آنها در ساخت کالای مشتری تا وقتیکه نیازهای قانونی مناسب برآورده شوند، وجود ندارد. این ها مربوط به مواد فرعی و آغازی مانند کاتالیزورها و امولسی فایرها، متدارپیوند عرضی و تاثیرات بو و مزه می باشند.

ترکیب رزین های سیلیکون:

واکنش های کوچگالش:

بعد ازتغلیظ موادآغازین، رزین های سیلیکون خالص دارای وزن مولکولی متوسط بیشتر از 2000 و محتوی گروه های آلوکسی و هیدروکسیل تابعی کم می باشند. در حالیکه رزین های متیل سیلیکون با پلیمرهای آلی مخلوط شدنی می باشند، رزین های فنیل سیلیکون به طور بخشی قابل خل می باشند. به دلیل محتوی گروهی تابعی کم، رابطه شیمیایی بین رزین های سیلیکون و الی مشکل می باشد. در تلاش برای تغلیظ گروه های سیلانول و کربونیل، ژل به عنوان گروه های سیلانول رزین سیلیکون اتفاق می افتد که با یکدیگر با انتقال همچون یک محصول غیر قابل استفاده تغلیظ می شوند. هر چند تحت شرایط مناسب وقتی که پلی سیلوکسان ترکیب می شود، مقادیر نسبتا بزرگی از گروه های هیدروکسیل (تا بالای 5%) یا گروه های آلکسیل (30% - 15%) می توانند در رزین سیلیکون پیوند عرضی به طور بخشی پیوند بخورند. این محصولات سپس به طور موثری واکنش می دهند. چنین رزین های سیلیکون که به طور بخشی پیوند عرضی خورده اند


رزین سیلیکون واکنش دهنده ای که به طور عرضی و بخشی پیوند خورده است.
رزین های سیلیکون واکنش دهنده می توانند دستخوش واکنش بیشتری توسط تغلیظ، توسط هیدرولیز و تغلیظ گروه های تابعی مناسب یا با جفت شدن با گروه های کربونیل پلیمرهای آلی شوند. معمترین واکنش شیمیایی اصولی در معادلات زیر نشان داده می شوند:


به طور کلی واکنش شیمیایی در محلول در حدود 150 درجه شکل می گیرد. محصولات واکنش، آب یا الکل نیز از سیستم حذف می شوند. واکنش کامل شامل اصلاح و تغلیظ یانول از متوسط هایی شامل هیدروکسید می باشد. تغلیظ باید وقتی موقت شود که به ویسکوزیته محصول خواسته شده رسیده باشیم.
اگر واکنش دهنده، رزین های سیلیکون تابع آلکوکسی استفاده شوند، واکنش همزمان درگیر تغلیظ آلکوکسی سیلان با حذف اتر اتفاق نمی افتد. محدوده وسیعی از رزین های ترکیبی سیلیکون ساخته شده در این روش اخیرا با خواص ویژه در خور حوزه های متفاوت کاربردی موجود می باشند.

تغلیظ رزین های واکنشی ارگاسیلیکون با رزین های آلی می تواند با محتوی سیلوکسان بین 90% w/w وابسته به خواص خواسته شده انجام شوند. توزیع های زیر برای خواص رزین های ترکیبی از موارد زیر منجر می شود:
الف) رزین آلی:
خواص بهبود یافته، پایداری زنگی بهبود یافته، ترموپلاستیسیتی کاهش یافته، چسبندگی و زیر لایه ای بهبود یافته، بهینه سازی خواص مکانیکی، مقاومت افزوده در برابر حلال های رکی معمولی.

ب) رزین ارگانوسیلیکون:

مقاومت گرمایی بهبود یافته، خواص مانع آب و مقاومت فرسایش هوایی افزایش یافته، تمایل به نشان گذاری روی سیتم های پوششی.

بهبودها در قابلیت فرایندسازی و در خواصی چون نرخ پیوند عرضی، چسبندگی، سختی، انعطاف پذیری و پایداری رنگدانه.
به طور کلی در رزین های سیلیکون با محتوی سیلیکون بزرگتر از 50% w/w دارای نفوذ می باشند. یک محتوی سیلیکونی تحت 50% w/w از ویژگی هایی از پلیمر آلی مربوط به مقاومت فرسایش، خواص الکتریکی و مقاومت گرمایی طرفداری می کنند.

رزین های ترکیبی سیلیکون:

همان طور که در قسمت های قبل ذکر شد، این ها درگیر یک واکنش جفت شدن بین جز سیلوکسان و پلیمر آلی می باشند. گروه آلوکسی سیلان یا سیلانول با گروه های هیدروکسیل رزین آلی واکنش می دهد. که این مورد به طور بیشتر، تنوع بزرگی از رزین های سیلیکون را با اضافه کردن رزین های ترکیبی توسعه می دهد. هرچند تنها، ترکیبات مناسب، اهمیت تجاری دارند. این ها محصولات واکنشی متوسط های رزین سیلیکون با موارد زیر می باشند:
پلی استرها، رزین های آلکید، پلی اکریلات ها، رزین های فنلی، رزین های اپوکسی، رزین های اپوکسی استر و پلی اورتان ها.
محتوی ترکیب سیلیکون بستگی به کاربرد خواسته شده دارد. برای مقاومت دمایی بالا 50 تا 90% w/w سیلوکسان ضروری می باشد. در حالی که اگر مانع آب و مقاومت برای طی کردن زمان، معیار اصلی باشد 20 تا 30% w/w از سیلوکسان کافی می باشد.

پلی استرهای سیلیکون:

این رزین ها ترکیبی مهم از نظر صنعتی هستند. به عنوان الیافی در پوشش های مقاومت آب و هوایی (سیلوکسان 15-50%) یا مقاومت گرمایی 0سیلوکسان 80 -50%) مورد توجه قرار می گیرند. محصولات برای زرد شدن مقاوم از نظر گرمایی ثابت انعطاف پذیر و براق می باشند و دارای نگهداری رنگی بالا وسختی خوب هستند. زرد شدن تنها یک خطر با فرمول های رنگ روشن شده در دماهای بالای 250 می باشد. کاربرد ترجیح داده شده به عنوان پوشش های سیم پیچی به دلیل بهبود سریع، طول مکانیکی و مقاومت آب و هوایی الیاف می باشند.

آلکیدهای سیلیکون:
مقاومت آب و هوایی عالی و پایداری گرمایی طولانی مدت در دماهای تا 150 به محتوی سیلیکون در حدود 30% w/w رسانده می شوند. علاوه بر این مقاومت در برابر زرد شدن و مواد شیمیایی با هم با سختی و مقاومت اصطکاکی افزایش می یابد. استفاده از آلکیدهای نفتی بلند به متوسط به پوشش های خشک کننده هوا اجازه می دهد تا ساخته شوند.

آیرکلات های سیلیکون:
محتوی سیلیکون بین 20 و 50% در مقاومت آب و هوایی اثر می گذارد. مقاومت گرمایی به طور عمده ای در بالای 50% w/w از سیلیکون افزایش می یابد.
مخلوط های رزین های آلی و ارگانوسیلیکون:
ترکیب شیمیایی رزین های الی و رزین های سیلیکون واکنش دهنده مولکولی کم نیاز به گام فوق تکنیکی دارد، اما برای همه کاربردها لازم نمی باشد. در برخی حالات محلوط ها نسبت به ترکیبات جدید می توانند تقاضا ها را برای کیفیت رزین بهبود یافته و قابلیت فرایند پذیری آن را کامل کنند. درحالیکه ایجاد بیانات کلی روی قابلیت از دست دادن خواص، میشکل است. تجربه نشان می دهد که مقادیر بزرگتری از گروه های تابعی در مواد اولیه مفید می باشند. ضروری می باشد که بین مخلوط های رزین های آلی با رزین های سیلیکون و برعکس تفاوت قائل شویم. با وابستگی به مقادیر نسبی ترکیبات مختلف، بهبود خواص رزین می توانند در جهت سیلیکون یا پلیمر آلی باشند. اهمیت عملی ویژه اضافه از 1 به 10% w/w ار رزین سیلیکون می باشد تا خواص جریانی و مقاومت آب و هوایی پوشش ها را بهبود بخشیم.

خواص و کاربردهای رزین سیلیکون:
این ترکیبات که از پلیمریزاسیون انواع سیلاب ها و سیلوکسان ها بدست می آیند با اینکه گرانند ولی مقاومت قابل توجهی در برابر گرما دارند که باعث شده در لاستیک های سیلیکون زیاد مصرف شوند. این ترکیبات اشغال پذیری نسبتا پایین، گران روی کم در درصد بالای رزین، عدم سمیت، خواص بالای دی الکتریک، حل ناپذیری در آب و الکل ها و ... دارند به دلیل همین خواص ترکیبات سیلیکون به عنوان سیال هیدرولیک و انتقال گرما، روان کننده و گریس، دزدگیر برای مصارف برقی، رزین های لایه کاری و پوشش و لعاب مقاوم در دمای بالا و اکشل ها و مواد صیقل کاری قابل استفاده اند.
در موتورها، ترانزیستورها، در صنایع ساختمانی نیز قابل استفاده اند. بیشترین مصرف این ها در صنایع هوا فضاست.

کاربرد رزین سیلیکون در ابزارهای الکترونیکی:

آب بندها، مواد چسبنده و ترکیباتی که برای ابزارهای الکترونیکی ریز استفاده می شوند به طور گسترده ای از انواع رزین های آلی می باشند که در ابتدا این ترکیبات حاوی اپوکسی، پلی آمیدها و دارای کریستال های چندگانه می باشند. هرچند پیشرفت های اخیر در مورد نیمه های دی ها با استفاده از ذرات ریز و تراشه ها صورت گرفته است و دارای قابلیت اجرای بالایی در این زمینه هستند. هرچند که ضریب انبساط گرمایی (CTE) این ترکیبات در مقایسه با پلیمرهای آلی کمتر می باشد. ولی مقاومت این ترکیبات در برابر انتقال حرارت (T[SUB]g[/SUB]) در محدوده های دمای 70 تا 110 درجه بالاتر است.
ساختار این ترکیبات به مقدار بیشتری سیلیکا جهت کاهش ضریب انباط حرارتی بالاتر می باشد و همچنین در این حالت باید به خواص مکانیکی هم توجه شود. هر چند افزودنی های مذکور باعث افزایش لزجت و کاهش قابلیت فرایند تولید آنها می گردد ولی موردی که از اهمیت بیشتری برخوردار است، مقاومت در برابر نفوذ رطوبت می باشد.
رسیدن به حالت های بحرانی هنوز برای ابزارهای الکترونیکی ریز به طور کامل میسر نشده است. علاوه بر پلیمرهای آلی انتقالی سیلیکون نیز به طور گسترده ای در صنایع الکترونیکی استفاده می شوند. زیرا دارای خواص منحصر به فردی می باشد از جمله این خواص می توان به ریز تر بودن ساختار، مقاومت به رطوبت خیلی خوب، عایقی خیلی خوب برای ابزارهای الکترونیکی و پایداری حرارتی مناسب می باشند و همچنین دارای خلوص یونی بالایی هستند.
ضریب انبساط حرارتی سیلیکا به نسبت بالا است و در محدوده 110 ppm تا 300 باشد و در مقایسه با پلیمرها که بین 50 تا 120 هستند بالاتر می باشد ولی پلیمرها در دماهای کمتر از 72 درجه سیلیسیوس دارای قدرت انتقال حرارت کمتری هستند.
تجربی:
تمام واکنش در هوا و در یک حلال مشخص با مشخصه های مولی تعریف شده و درصد وزنی معین در ‘JEOl’ با فرکانس 400MHz و با وسایل ابزار دقیقی NMR با استفاده از استانداردهای معین در حضور آب صورت می گیرند. DMTA در DMA142 در محیط اتمسفر اجرا می گردد.
اندازه گیری ها روی نمونه صلب به صورت منظم در فرکانش 1Hz در دماهای بین 100- تا 300 درجه با سرعت 2˚c/min (سرعت گرمایش) اندازه گیری می شوند. ضریب انبساط حرارتی در محدوده دمایی 80- تا 240 محاسبه می گردد.
نتیجه و بحث:
رزین های سیلیکون سری ‘M[SUP]ViMe2[/SUP]wT[SUP]ph[/SUP]xT[SUP]H[/SUP]y’ به وسیله کاتالیست های اسیدی مایع هیدرولیزی از ارگانوکلروسیلان سنتز می گردند. رزین سیلیکون به صورت ذاتی که از SiH مایع شده حاصل می شوند روی زمینه ای که به آن Q می گویند، می نشیند. با توجه به شکل زیر این فرایند را IQC می نامند. (فرایند عمومی اشباع داخلی)

مایع شدن هیدرولیزی SiH به پایه و نوع کاتالیست بستگی زیادی دارد و به همچنین به علظت و دما هم وابسته می باشد، که همه این عوامل باید به صورتی باشند که امکان کنترل ساختار شکل گیری سیلیکا و رزین وجود داشته باشد. ترجیحا از یک محلول آبی حاوی استاس سدیم 1M در دمای 70 درجه سانتیگراد استفاده می شود.
مزایای فرایند IQG نسبت به شکل گیری مستقیم زمینه حاوی رزین پاداری رزین ها در زمان هم زدن تا 80 درصد مولی می باشد بدون اینکه به یک حالت ژله ای برسیم. رزین های سیلیکونی در فرایند IQG به راحتی حرکت می کنند و قابلیت حل شدن در حلال های آلی با سطح مقطع مناسب را دارند. در این فرایند اضافه کردن رزین ها آسان تر انجام می گردد. در فرایند IQG به یک ساختار همگم و یکنواخت می رسیم به طوریکه شبکه های رزین به صورت ذراتی در زمینه پراکنده هستند و این مجموعه دارای خواص ترمومکانیکی بالایی می باشد.
با توجه به تحقیقات وسیعی که در زمینه مواد و زمینه های حاوی Si شده است ا امید است که بتوان به یک حالت از انتخاب رزین های سیلیکون قابل کیورینگ مناسب در شرایط مایع شدن ذرات رسید.
جدول زیر خلاصه ای از رزین هایی که درصد ترکیبات آنها در فرایندهای IGQ کنترل می شوند را ارائه داده است. همان طور که انتظار می رود درصد مولکولی متوسط رزین های A تا C با افزایش درصد مولی زمینه از 9 تا 36 درصد افزایش یافته و هممچنین درصد چگالی نمونه به تناسب بیشتر می گردد. به طور ویژه رزین D دارای درصد وزنی بیشتری است و از نظر تجربی نیز با سایر رزین ها متفاوت می باشد. هرچند که این رزین ها اغلب وابستگی زیادی به مایع اولیه و سطح زمینه دارند.

رزین های سیلیکون بالا به صورت خود به خودی کیور شده و یک حالت صلبی به خود می گیرند و به صورت آزاد و جامد به نمونه هایی با نام A’ تا D’ تبدیل می گردند. این مواد دارای خواص ترمومکانیکی قوی و مدول الاستیسیته بالایی هستند و مدول پلاستیتسیته انها بین E’[SUB]S[/SUB] و E’[SUB]p[/SUB] قرار می گیرد رزین های خودکیورینگ با فرایند IQG تهیه می شوند. و رزین های نوع Q پایدار و از نظر فرایندی آسان هستند. با اضافه کردن دانه های رزین و همزمان عملیات گرمایی مناسب بعد از شکل دادن خواص ترمودینامیکی این مواد قابل مقایسه با پلیمرهای آلی می باشد. به علاوه اینکه دارای مقاومت گرمایی بالا و مقاومت به رطوبت مناسبی هستند.
 
بالا