سیلیکون: کاربردها، انواع و مواد تشکیل دهنده

آخرین به روزرسانی

مقدمه

سیلیکون به انگلیسی Silicone یا پلی سیلوکسان پلیمری است که از زنجیره سیلوکسان (-R2Si-O-SiR2-، که در آن R گروه آلی است) تشکیل شده است. معمولاً به شکل روغن‌های بی‌رنگ یا مواد لاستیک‌مانند هستند. از silicone در درزگیرها، ظروف آشپزی، چسب‌ها، روان‌کننده‌ها، پزشکی، عایق حرارتی و الکتریکی استفاده می‌شود. برخی از اشکال رایج آن شامل روغن، گریس، لاستیک، رزین و درزگیر است.

تاریخچه سیلیکون به اف. اس. کیپینگ برمی‌گردد که در سال 1901 اصطلاح silicone را برای توصیف ترکیب پلی دی فنیل سیلوکسان، Ph2SiO (Ph نشان‌دهنده فنیل، C6H5) ایجاد کرد. اصطلاح او در ابتدا سیلیکوکتون بود. دانشمندان می‌دانستند که پلی دی فنیل سیلوکسان پلیمری است، در حالی که بنزوفنون مونومری است و خواص متضاد Ph2SiO و Ph2CO را ذکر کردند. با این حال، کشف تفاوت‌های ساختاری بین مولکول‌های کیپینگ و کتون‌ها به این معنی است که سیلیکون دیگر اصطلاح صحیحی نیست، اگرچه هنوز هم در استفاده رایج است. سیلوکسان اصطلاح ترجیحی مورد استفاده در شیمی امروزی است.

پلیمر سیلیکون(Silicone) اغلب با عنصر سیلیکون(silicon) اشتباه گرفته می‌شود، اما دو ماده متفاوت هستند. سیلیکون یک عنصر شیمیایی است. پلیمر silicone ترکیبی است که حاوی سیلیکون، کربن، هیدروژن، اکسیژن و انواع دیگر اتم‌ها است. این مقاله توضیح می‌دهد که سیلیکون چیست، ترکیب سیلیکون چگونه است، چگونه ساخته می‌شود، برای چه مواردی استفاده می‌شود، خواص و انواع آن چیست و آیا سیلیکون برای محیط زیست بی‌خطر است یا خیر.

ترکیب silicone چیست؟

ترکیب سیلیکون یک زنجیره اصلی سیلیکون-اکسیژن با دو گروه آلی متصل به هر مرکز silicone است. معمولاً گروه آلی شامل متیل است. مواد می‌توانند حلقوی یا پلیمری باشند. با تغییر طول زنجیره‌های -Si-O-، گروه‌های جانبی و پیوند عرضی، می‌توان سیلیکون‌ها را با خواص و ترکیبات مختلف سنتز کرد. سیلیکون‌ها می‌توانند از نظر قوام از مایع تا لاستیک، ژل تا پلاستیک سخت متفاوت باشند. رایج‌ترین سیلوکسان پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) خطی است که روغن سیلیکون است.

سیلیکون چگونه ساخته می‌شود؟

با استخراج سیلیکون از سیلیس و عبور آن از هیدروکربن‌ها ساخته می‌شود. سپس این ماده با سایر مواد شیمیایی مخلوط می‌شود تا سیلیکون ایجاد شود. لاستیک silicone ترکیبی از یک ستون فقرات Si-O معدنی با گروه‌های عاملی آلی متصل است. پیوند سیلیکون-اکسیژن مقاومت در برابر دمای بالا و انعطاف‌پذیری در محدوده وسیعی از دما را به سیلیکون می‌دهد. پلیمر سیلیکونی با پرکننده‌ها و کمک‌کننده‌های فرآوری مخلوط می‌شود تا یک صمغ سفت تشکیل شود که سپس می‌توان آن را با استفاده از پراکسیدها یا پخت پلی افزودنی در دمای بالا پخت کرد. پس از پخت، سیلیکون به یک ماده الاستومری جامد تبدیل می‌شود.

تکنولوژی‌های جدید در تولید silicone

تکنولوژی‌های جدید در فرآیند تولید silicone به سمت بهبود بازدهی، کاهش مصرف انرژی و کاهش اثرات زیست‌محیطی حرکت کرده‌اند. این پیشرفت‌ها به منظور ایجاد فرآیندهای پایدارتر و استفاده از منابع طبیعی به شکل بهینه‌تری انجام می‌شود. در زیر به برخی از این تکنولوژی‌های مدرن اشاره می‌کنیم:

1. استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر:

شرکت‌های تولیدکننده silicone به سمت استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و بادی در فرآیندهای تولیدی حرکت کرده‌اند. این موضوع باعث کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای شده است.

2. کاهش مصرف انرژی در فرآیند تولید:

تکنولوژی‌های جدید به کاهش مصرف انرژی در مراحل مختلف تولید silicone کمک می‌کنند. به عنوان مثال، استفاده از کوره‌های با بازدهی بالاتر یا بهره‌گیری از مواد اولیه با کیفیت بهتر، نیاز به حرارت‌های بالا را کاهش می‌دهد و در نتیجه مصرف انرژی کمتری خواهد داشت.

3. تولید silicone بازیافتی:

یکی از نوآوری‌های مهم در زمینه پایداری، تولید silicone از مواد بازیافتی است. به جای استخراج مواد خام، این روش شامل بازیافت ضایعات سیلیکونی از صنایع مختلف مانند الکترونیک و استفاده مجدد از آنها در تولید محصولات جدید است. این تکنولوژی به کاهش زباله‌ها و استفاده از منابع طبیعی کمک می‌کند.

4. پیشرفت در فرآیندهای تصفیه silicone:

روش‌های تصفیه سیلیکون برای حذف ناخالصی‌ها نیز بهبود یافته‌اند. تکنیک‌هایی مانند تصفیه شیمیایی و فیزیکی با بهره‌گیری از فناوری‌های جدید، به تولید silicone با خلوص بالاتر منجر شده که نیاز صنایع پیشرفته مانند نیمه‌رساناها را برطرف می‌کند. این خلوص بالا به بهبود عملکرد مواد در محصولات الکترونیکی نیز کمک می‌کند.

5. کاهش استفاده از مواد شیمیایی مضر:

تکنولوژی‌های مدرن به دنبال جایگزینی مواد شیمیایی مضر و سمی که در فرآیند تولید silicone استفاده می‌شوند با مواد سازگارتر با محیط زیست هستند. این تغییرات می‌تواند به کاهش آلودگی و تولید ضایعات خطرناک منجر شود.

6. بیوسلیکون:

برخی پژوهش‌ها به سمت تولید silicone از منابع زیستی یا مواد تجدیدپذیر مثل گیاهان یا زیست‌توده‌ها هدایت شده است. این روش نه تنها به پایداری بیشتر در تولید سیلیکون کمک می‌کند، بلکه می‌تواند به کاهش استفاده از منابع معدنی محدود منجر شود.

این تکنولوژی‌ها نشان‌دهنده تلاش‌های جدی برای بهبود فرآیند تولید silicone به شیوه‌های سبزتر و پایدارتر است که تأثیرات زیست‌محیطی را به حداقل می‌رساند و در عین حال کیفیت محصول نهایی را بهبود می‌بخشد.

خواص silicone چیست؟

خواص سیلیکون شامل مقاومت در برابر دما و انعطاف‌پذیری است. بسته به نوع آن، این ماده می‌تواند دمایی بین -150 درجه فارنهایت تا 550 درجه فارنهایت(بین -101.1 درجه سانتی‌گراد تا 287.8 درجه سانتی‌گراد) را تحمل کند بدون اینکه شکننده یا ذوب شود. مقاومت کششی آن بین 200 تا 1500 PSI و حداکثر کشیدگی آن 700 درصد است.

سیلیکون به خوبی بازمی‌گردد و فشرده می‌شود، در برابر حرارت و شعله مقاوم است و عایق الکتریکی است و به خوبی به فلز می‌چسبد. لاستیک siliconeبه دلیل مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش، اوزون و آب و هوای عمومی در فضای باز عملکرد خوبی دارد. همچنین ضد حساسیت و ضد آب است، در حالی که برای گازها نفوذپذیر است و در کاربردهای پزشکی محبوب است.

از آنجایی که silicone نسبت به اکثر پلاستیک‌ها بی‌اثرتر است، ضد چسب است و لکه نمی‌شود، در کاربردهای غذایی و آشامیدنی مصرفی و صنعتی یافت می‌شود.

با این حال، این ماده دارای برخی معایب نیز هست. به عنوان مثال، سیلیکون در طولانی مدت در برابر روغن مقاوم نیست و می‌تواند پس از تماس طولانی مدت با روغن یا نفت متورم شود، اگرچه انواع مقاوم‌تر به روغن نیز وجود دارد. silicone همچنین در برابر سایش یا پارگی مقاوم نیست و در دمای بالاتر سفت‌تر می‌شود.

انواع silicone چیست؟

لاستیک silicone دارای چندین نوع با ویژگی‌هایی است که بسته به کاربرد آن متفاوت است.

گروه‌های متیل با نام MQ شناخته می‌شوند. اینها لاستیک‌های سیلیکونی اولیه هستند که توسعه یافتند.

گروه‌های متیل وینیل که دارای ویژگی‌های تراکم‌پذیری خوب هستند، VMQ نامیده می‌شوند. اینها رایج‌ترین انواع لاستیک silicone هستند زیرا وینیل به ولکانیزاسیون کمک می‌کند.

گروه‌های متیل فنیل (MPQ) و متیل فنیل وینیل (PVMQ) قابلیت‌های لاستیک را در دمای پایین افزایش می‌دهند.

گروه‌های فلورو، وینیل و متیل (FVMQ) در برابر روغن، سوخت و حلال مقاوم‌تر هستند.

در میان خانواده‌های انواع لاستیک سیلیکون، سه شکل اصلی از لاستیک silicone بر اساس روش پردازش وجود دارد: مایع، ولکانیزه شده در دمای اتاق و ولکانیزه شده با دمای بالا.

لاستیک silicone مایع کوتاه‌ترین زنجیره‌های پلیمری را در بین سه نوع دارد و بنابراین پلیمرهای آن وزن مولکولی کمی دارند. در نتیجه، می‌توان آن را با استفاده از ماشین‌آلات تخصصی اکسترود یا تزریق کرد. علاوه بر این، این نوع لاستیک silicone در برابر هوازدگی مقاوم‌تر و شفاف‌تر است.

لاستیک silicone RTV (ولکانیزه شده در دمای اتاق) می‌تواند از یک یا مخلوطی از دو جزء باشد و در دمای اتاق تا سختی نرم یا متوسط سخت می‌شود. معمولاً برای پخت، درزگیری و کپسول‌سازی استفاده می‌شود. قالب‌های لاستیکی سیلیکونی نیز از لاستیک سیلیکون RTV ساخته می‌شوند.

لاستیک silicone HTV (ولکانیزه شده با دمای بالا) دارای پلیمرهای زنجیره‌ای بلند با سنگین‌ترین وزن مولکولی است. این نوع معمولاً به صورت فرآوری نشده عرضه می‌شود و باید در همان دمای انواع سنتی لاستیک ولکانیزه شود.

ماده اولیه silicone چیست؟

سیلیکون را معمولاً به عنوان لاستیک طبقه‌بندی می‌کنند، اما از نظر علمی در منطقه‌ای خاکستری قرار دارد. این ماده‌ای مصنوعی و الاستومری است که هم ویژگی‌های پلاستیک و هم لاستیک را داراست. سیلیکون می‌تواند به صورت مایع، جامد سخت و محصولات لاستیکی شکل بگیرد، اما از آنجایی که الاستومرها معمولاً به عنوان لاستیک شناخته می‌شوند، اغلب به عنوان لاستیک نامیده می‌شود. سیلیکون را به راحتی می‌توان با سیلیکون عنصری اشتباه گرفت، اما این دو ماده متفاوت هستند. سیلیکون عنصری است، در حالی که silicone پلیمری است (مولکول بزرگی با واحدهای تکراری).

کاربردهای silicone

از سیلیکون در بسیاری از کاربردها از جمله خودرو، هوافضا، پوشش‌ها، ساخت و ساز، ظروف آشپزی، ضد کف، روان‌کننده‌ها، خشکشویی، الکترونیک، آتش‌نشانی، ساخت قالب، جواهرات، پزشکی و جراحی زیبایی، اسباب‌بازی و سرگرمی استفاده می‌شود.

کاربردهای الکترونیکی شامل برخی از خالص‌ترین لاستیک‌های silicone برای نوار عایق، درزگیر، لاک، روان‌کننده، صفحه کلید و محفظه است. علاوه بر این، لاستیک با ضخامت بالا را می‌توان به قالب‌های عایق و دستگیره تزریق کرد.

لاستیک silicone هوافضا در پارچه‌های لباس فضایی، مواد ابزارسازی، درزگیرها، واشرها و سایر محصولات مورد استفاده در ساخت و نگهداری هواپیما استفاده می‌شود.

کاربردهای ساختمانی شامل چسب‌ها، درزگیرها و پوشش‌ها به دلیل خواص آب‌بندی و مقاومت در برابر هوازدگی است.

کاربردهای خودرویی شامل قطعات مقاوم در برابر لرزش و آب و هوا و پوشش‌ها و لاک‌ها است، اما فقط انواع مقاوم در برابر حرارت، روغن و سوخت برای این اهداف استفاده می‌شود.

لاستیک silicone پزشکی را می‌توان در لوله‌ها، چسب‌ها و ضد کف‌ها یافت. محصولات مصرفی که از این ماده استفاده می‌کنند شامل ظروف پخت و پز ضد چسب، ظروف غذا، لوازم آشپزخانه، اسباب‌بازی، جواهرات و دستبندهای لاستیکی سیلیکونی است. با این حال، می‌تواند یک ماده تشکیل دهنده در شامپو، صابون لباسشویی، لوازم آرایشی و ضد تعریق باشد.

کاربردهای نوین سیلیکون

درباره کاربردهای نوین پلیمر silicone، باید توجه داشته باشیم که پلیمرهای سیلیکونی (مانند silicone رابر، الاستومرها و مایعات سیلیکونی) به دلیل خواص خاصی مانند انعطاف‌پذیری، مقاومت در برابر حرارت، پایداری شیمیایی و سازگاری زیستی در صنایع مختلف استفاده می‌شوند. در زیر به کاربردهای نوین پلیمرهای سیلیکونی در صنایع پیشرفته اشاره می‌کنم:

1. پزشکی و ایمپلنت‌های زیستی

پلیمرهای سیلیکونی به دلیل سازگاری زیستی بالا، در تولید انواع ایمپلنت‌های پزشکی مانند ایمپلنت‌های پستان، لنزهای چشمی، ایمپلنت‌های دندانی و ارتوپدی استفاده می‌شوند. همچنین، ژل‌های silicone به عنوان مواد ترمیمی و بازسازی بافت در جراحی‌های زیبایی به کار می‌روند.

2. پوشیدنی‌های هوشمند

silicone در سنسورهای انعطاف‌پذیر و پوشیدنی‌های هوشمند مانند دستبندهای تناسب‌اندام، پایشگرهای خواب و حسگرهای پوستی به کار می‌رود. به دلیل انعطاف‌پذیری بالا و مقاومت در برابر تعریق و سایر عوامل محیطی، silicone به عنوان یک ماده ایده‌آل برای تولید این دستگاه‌ها به شمار می‌آید.

3. صنایع الکترونیک و محافظت از مدارها

در صنایع الکترونیک، پلیمرهای سیلیکونی به دلیل عایق بودن در برابر حرارت و الکتریسیته، برای پوشش‌دهی و محافظت از مدارهای الکترونیکی و قطعات حساس مانند تراشه‌ها استفاده می‌شوند. siliconeهای مایع و الاستومرهای سیلیکونی به عنوان مواد محافظ حرارتی در تلفن‌های هوشمند، رایانه‌ها و دستگاه‌های الکترونیکی پیشرفته به کار می‌روند.

4. حسگرهای پزشکی پیشرفته

در حوزه پزشکی، پلیمرهای silicone برای تولید حسگرهای زیستی مورد استفاده قرار می‌گیرند که می‌توانند وضعیت بدن را در لحظه پایش کنند. این حسگرها اغلب به دلیل انعطاف‌پذیری و حساسیت بالا، برای نظارت بر پارامترهایی مانند ضربان قلب، فشار خون و سطح اکسیژن استفاده می‌شوند.

5. مواد خودترمیم‌کننده

پلیمرهای سیلیکونی به دلیل خاصیت خودترمیم‌شوندگی، در تولید مواد هوشمندی که می‌توانند خود را پس از آسیب دیدن ترمیم کنند، به کار می‌روند. این مواد در صنایع خودروسازی، هوافضا و ساختمان برای افزایش دوام قطعات و سازه‌ها کاربرد دارند.

6. چاپ سه‌بعدی silicone

یکی از کاربردهای نوین پلیمر silicone در چاپ سه‌بعدی است. از پلیمرهای سیلیکونی برای تولید قطعات پیچیده و انعطاف‌پذیر در صنایع پزشکی، هوافضا و حتی مد و پوشاک استفاده می‌شود. چاپ سه‌بعدی silicone امکان تولید قطعات سفارشی و دقیق را فراهم می‌کند، به ویژه در طراحی ایمپلنت‌ها و قطعات حساس پزشکی.

7. باتری‌های silicone انعطاف‌پذیر

در حوزه انرژی، پلیمرهای سیلیکونی به عنوان موادی انعطاف‌پذیر در باتری‌های نوین به کار می‌روند. باتری‌های انعطاف‌پذیر silicone قابلیت خم شدن و شکل‌پذیری را دارند که در گجت‌های پوشیدنی و دستگاه‌های هوشمند قابل حمل به کار گرفته می‌شوند.

8. پوشش‌های مقاوم در برابر آب و حرارت

پلیمرهای silicone در تولید پوشش‌های ضدآب و مقاوم در برابر حرارت استفاده می‌شوند. این پوشش‌ها در صنایع ساختمانی و خودروسازی برای محافظت از تجهیزات در برابر تغییرات دما و رطوبت استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، پوشش‌های silicone برای عایق‌بندی پنجره‌ها، دیوارها و قطعات خودرو کاربرد دارند.

9. صنایع غذایی و دارویی

siliconeهای پزشکی و مواد پلیمر سیلیکونی در صنایع غذایی به دلیل غیرسمی بودن و مقاومت در برابر دماهای بالا، به عنوان قالب‌ها، واشرها و ظروف پخت‌وپز مورد استفاده قرار می‌گیرند. در صنایع دارویی نیز به عنوان مواد پوششی برای داروها و کپسول‌ها به کار می‌روند.

10. نانوپلیمرهای silicone در فناوری‌های پیشرفته

پلیمرهای سیلیکونی در مقیاس نانو برای تولید نانوپوشش‌های محافظ و مواد هوشمند در صنایع هوافضا، دفاعی و الکترونیکی استفاده می‌شوند. این نانوپلیمرها دارای مقاومت بالا در برابر حرارت، سایش و خوردگی هستند و در تولید قطعات پیچیده و حساس به کار می‌روند.

در نتیجه، پلیمرهای silicone به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود همچنان نقش کلیدی در پیشرفت فناوری‌های نوین دارند و در صنایع مختلف از پزشکی تا الکترونیک و انرژی‌های تجدیدپذیر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تحلیل اقتصادی و بازار جهانی پلیمر silicone

بازار پلیمرهای silicone یکی از بخش‌های مهم در صنایع شیمیایی و مواد پیشرفته است که به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد این مواد، همچنان در حال رشد است. پلیمرهای سیلیکونی در طیف وسیعی از صنایع از جمله خودروسازی، پزشکی، الکترونیک، انرژی، هوافضا و ساخت‌وساز به کار می‌روند. رشد روزافزون صنایع پیشرفته و نیاز به مواد با دوام و انعطاف‌پذیر، باعث شده که بازار پلیمر silicone به صورت چشمگیری گسترش یابد.

1. بازار جهانی پلیمر silicone

بازار جهانی پلیمر silicone در سال‌های اخیر به طور مداوم رشد کرده و پیش‌بینی می‌شود که این روند در دهه آینده نیز ادامه یابد. طبق تخمین‌ها، ارزش بازار جهانی پلیمرهای سیلیکونی در سال 2022 بیش از 18 میلیارد دلار بوده و تا سال 2030 انتظار می‌رود که به 24 میلیارد دلار برسد. این رشد به دلیل تقاضای بالا برای silicone در صنایع پزشکی، خودروسازی، و الکترونیک است.

عوامل مؤثر بر رشد بازار:

• رشد صنایع الکترونیک و فناوری‌های نوین: نیاز به عایق‌های حرارتی و الکتریکی با کیفیت بالا در ساخت قطعات الکترونیکی، تراشه‌ها و حسگرهای پیشرفته باعث افزایش تقاضا برای پلیمرهای سیلیکونی شده است.
• تقاضا در صنعت پزشکی و بهداشت: سازگاری زیستی و انعطاف‌پذیری silicone آن را به ماده‌ای ایده‌آل برای تولید ایمپلنت‌ها، وسایل پزشکی و تجهیزات محافظت شخصی تبدیل کرده است.
• گسترش انرژی‌های تجدیدپذیر: استفاده از silicone در تولید تجهیزات انرژی خورشیدی و باتری‌های پیشرفته نیز باعث افزایش نیاز به پلیمرهای سیلیکونی شده است.

2. کشورهای تولیدکننده اصلی

چندین کشور بزرگ در زمینه تولید پلیمرهای سیلیکونی نقش اساسی دارند. این کشورها دارای صنایع شیمیایی پیشرفته و منابع غنی مواد اولیه هستند:

• چین: بزرگ‌ترین تولیدکننده silicone و محصولات مرتبط در جهان است. این کشور به دلیل تولیدات عظیم خود در بخش‌های مختلف صنعتی، سهم بالایی از بازار جهانی را در اختیار دارد.
• آلمان: به عنوان یکی از قطب‌های صنعتی جهان، آلمان تولیدکننده بزرگ siliconeهای تخصصی و پیشرفته برای استفاده در صنایع خودروسازی، الکترونیک و انرژی‌های تجدیدپذیر است.
• ایالات متحده: آمریکا به عنوان یکی از کشورهای پیشرو در تولید مواد شیمیایی پیشرفته و نوآوری‌های مرتبط با پلیمرهای سیلیکونی شناخته می‌شود و شرکت‌های بزرگی مانند Dow Corning و Momentive در این کشور فعالیت دارند.
• ژاپن: ژاپن نیز در تولید siliconeهای پیشرفته برای صنایع الکترونیک، خودرو و پزشکی سهم بالایی دارد.

3. کشورهای مصرف‌کننده عمده

مصرف پلیمر سیلیکونی در کشورهای صنعتی و توسعه‌یافته بیشتر دیده می‌شود، جایی که صنایع پیشرفته و نیاز به مواد با کارایی بالا رو به افزایش است. کشورهای عمده مصرف‌کننده شامل:

• ایالات متحده و کانادا: این دو کشور بزرگ‌ترین بازارهای مصرف پلیمرهای سیلیکونی به ویژه در حوزه‌های پزشکی، الکترونیک و خودروسازی هستند.
• چین و هند: با رشد اقتصادی سریع و صنعتی‌شدن گسترده، تقاضا برای silicone در صنایع ساختمانی، الکترونیک و خودروسازی در این کشورها به سرعت افزایش یافته است.
• کشورهای اروپایی: کشورهای اتحادیه اروپا مانند آلمان، فرانسه و بریتانیا به دلیل استفاده گسترده از silicone در صنایع خودروسازی، انرژی‌های تجدیدپذیر و پزشکی، سهم بزرگی از مصرف این محصول دارند.

4. چالش‌ها و فرصت‌های بازار پلیمر silicone

چالش‌ها:

• نوسانات قیمت مواد اولیه: یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های تولید silicone، نوسانات قیمت مواد اولیه مانند سیلیس و فلزات نادر است. این نوسانات می‌تواند بر هزینه تولید تأثیر بگذارد و قیمت نهایی محصول را تغییر دهد.
• مقررات زیست‌محیطی: با توجه به نگرانی‌های زیست‌محیطی، تولیدکنندگان باید به روش‌های پایدارتر و با تولید کمتر کربن روی آورند. این تغییرات می‌تواند هزینه‌های تولید را افزایش دهد.

فرصت‌ها:

• افزایش تقاضا در صنایع نوظهور: با گسترش تکنولوژی‌های نوین مانند باتری‌های لیتیوم-سیلیکونی، پوشیدنی‌های هوشمند و حسگرهای پزشکی، تقاضا برای silicone در این حوزه‌ها به شدت در حال افزایش است.
• نوآوری در مواد: توسعه مواد جدید و فرآیندهای تولید پایدارتر، به شرکت‌ها این امکان را می‌دهد تا محصولات باکیفیت‌تر و ارزان‌تری تولید کنند.

5. تأثیرات اقتصادی در صنایع مختلف

پلیمرهای سیلیکونی به دلیل کاربردهای گسترده در صنایع مختلف، تأثیر اقتصادی بزرگی در این بخش‌ها دارند:

• خودروسازی: استفاده از silicone در تولید قطعات مقاوم در برابر حرارت و انعطاف‌پذیر، عمر مفید خودروها را افزایش داده و هزینه‌های تعمیر و نگهداری را کاهش می‌دهد.
• الکترونیک: silicone به عنوان عایق حرارتی و الکتریکی، باعث بهبود کارایی و طول عمر قطعات الکترونیکی می‌شود.
• پزشکی: پلیمرهای silicone در تجهیزات پزشکی، از جمله ایمپلنت‌ها و حسگرهای زیستی، به دلیل سازگاری زیستی بالا و مقاومت در برابر عوامل محیطی، تأثیر بسزایی در بهبود کیفیت زندگی افراد دارد.

بازار جهانی پلیمر سیلیکونی با رشد مداوم و پتانسیل‌های بالای خود، یکی از ارکان مهم صنایع پیشرفته است. با افزایش تقاضا در صنایع مختلف و نوآوری‌های پیوسته در تولید این پلیمرها، انتظار می‌رود که پلیمر silicone نقش مهم‌تری در اقتصاد جهانی و صنایع نوین ایفا کند.

silicone یا پلاستیک؟ کدام یک بهتر است؟

این سوالی است که اغلب در مورد سیلیکون مطرح می‌شود. برای پاسخ به این سوال، ابتدا باید تفاوت‌های اساسی بین silicone و پلاستیک را درک کنیم.

سیلیکون یک پلیمر معدنی-آلی است که از زنجیره‌های سیلیکون-اکسیژن تشکیل شده است. این ساختار منحصربه‌فرد به silicone خواصی مانند مقاومت در برابر حرارت بالا، انعطاف‌پذیری، آب‌گریزی و بی‌اثر بودن شیمیایی می‌بخشد.

پلاستیک نیز یک پلیمر است، اما معمولاً از زنجیره‌های کربنی تشکیل شده است. انواع مختلفی از پلاستیک وجود دارد که هر کدام خواص منحصر به فردی دارند.

ویژگی	silicone	پلاستیک
ساختار شیمیایی	زنجیره سیلیکون-اکسیژن	زنجیره کربنی
مقاومت حرارتی	بسیار بالا	متغیر، بسته به نوع پلاستیک
انعطاف‌پذیری	بالا	متغیر
آب‌گریزی	بالا	متغیر
بی‌اثر بودن شیمیایی	بالا	متغیر
مقاومت در برابر اشعه UV	بالا	متغیر
قیمت	معمولاً بالاتر	معمولاً پایین‌تر

چه زمانی از سیلیکون استفاده کنیم؟

• کاربردهای با دمای بالا: می‌تواند در دماهای بسیار بالا بدون تغییر شکل یا از دست دادن خواص خود کار کند.
• محیط‌های خورنده: در برابر بسیاری از مواد شیمیایی مقاوم است و برای استفاده در محیط‌های خورنده ایده‌آل است.
• کاربردهای پزشکی: زیست سازگار است و در بسیاری از محصولات پزشکی مانند ایمپلنت‌ها و لوله‌های پزشکی استفاده می‌شود.
• عایق‌کاری الکتریکی: عایق الکتریکی بسیار خوبی است.
• صنایع غذایی: به دلیل بی‌اثر بودن شیمیایی و مقاومت در برابر حرارت، در صنایع غذایی برای تولید ظروف پخت و پز و قالب‌های پخت استفاده می‌شود.

چه زمانی از پلاستیک استفاده کنیم؟

• کاربردهای عمومی: پلاستیک‌ها به دلیل تنوع بالا و قیمت پایین، در بسیاری از محصولات روزمره استفاده می‌شوند.
• کاربردهایی که به وزن سبک نیاز دارند: بسیاری از پلاستیک‌ها وزن بسیار کمی دارند.
• کاربردهایی که به رنگ و طراحی خاصی نیاز دارند: پلاستیک‌ها را می‌توان در طیف وسیعی از رنگ‌ها و طرح‌ها تولید کرد.

بازیافت silicone

بازیافت سیلیکون به دلیل ویژگی‌های خاص این ماده و تفاوت‌های آن با پلاستیک‌ها، چالش‌ها و روش‌های مخصوص به خود را دارد. silicone یک پلیمر غیرآلی است که از ترکیبات سیلیسیم و اکسیژن تشکیل شده، در حالی که پلاستیک‌ها اغلب پلیمرهای آلی هستند و از ترکیبات کربن پایه تولید می‌شوند. همین تفاوت‌ها باعث می‌شود که فرآیند بازیافت silicone با پلاستیک‌ها تفاوت زیادی داشته باشد.

1. روش‌های بازیافت silicone

فرآیند بازیافت سیلیکون شامل چندین مرحله است که بسته به نوع و شکل silicone استفاده شده، متفاوت خواهد بود. مهم‌ترین روش‌های بازیافت سیلیکون عبارتند از:

• بازیافت مکانیکی: در این روش، silicone بازیافتی به صورت مکانیکی خرد و آسیاب می‌شود. سپس از آن برای تولید محصولات جدید با خواص مشابه استفاده می‌شود. این روش برای قطعات سیلیکونی که خواص آن‌ها تغییر نکرده، مناسب است. اما مشکل اصلی این روش این است که در هر دوره بازیافت، ممکن است خواص مکانیکی سیلیکون کاهش پیدا کند.
• بازیافت شیمیایی: در این روش، از فرآیندهای شیمیایی برای شکستن ساختار پلیمری silicone و بازگرداندن آن به مواد اولیه استفاده می‌شود. این فرآیند پیچیده‌تر و هزینه‌برتر از بازیافت مکانیکی است، اما به تولید مواد با کیفیت بالاتر کمک می‌کند. به عنوان مثال، پیرولیز یا استفاده از حرارت بالا می‌تواند silicone را به مونومرهای اولیه تجزیه کند.
• استفاده مجدد: برخی محصولات سیلیکونی به جای بازیافت می‌توانند به صورت مستقیم مورد استفاده مجدد قرار گیرند. به عنوان مثال، قطعاتی مانند قالب‌های صنعتی یا قطعات مصرفی پزشکی را می‌توان پس از تمیز کردن مجدداً استفاده کرد.

2. چالش‌های بازیافت silicone

بازیافت سیلیکون به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد آن با چالش‌هایی همراه است که به شرح زیر می‌باشد:

• پایین بودن حجم بازیافت: silicone در مقایسه با پلاستیک‌ها به مقدار کمتری در محصولات مصرفی استفاده می‌شود، به همین دلیل حجم ضایعات سیلیکونی که به مراکز بازیافت ارسال می‌شود، نسبتاً کم است. این موضوع باعث می‌شود که بازیافت سیلیکون از نظر اقتصادی کم‌تر جذاب باشد.
• تفکیک silicone از سایر مواد: بسیاری از محصولات سیلیکونی شامل مواد دیگر مانند پلاستیک‌ها یا فلزات هستند. جدا کردن silicone از این مواد برای بازیافت فرآیندی پیچیده و زمان‌بر است.
• هزینه بالای فرآیند: به دلیل پیچیدگی‌های شیمیایی و فیزیکی بازیافت silicone، هزینه‌های این فرآیند نسبت به پلاستیک‌ها بالاتر است. به ویژه فرآیندهای شیمیایی برای تجزیه سیلیکون به مواد اولیه نیازمند تجهیزات خاص و گران‌قیمت هستند.
• کاهش کیفیت: در بسیاری از موارد، بازیافت silicone منجر به کاهش کیفیت مواد بازیافتی می‌شود. این مشکل در بازیافت مکانیکی بیشتر مشاهده می‌شود، زیرا سیلیکون ممکن است خاصیت انعطاف‌پذیری و مقاومت خود را از دست بدهد.

3. تفاوت بازیافت silicone با پلاستیک‌ها

سیلیکون به دلیل تفاوت‌های ساختاری با پلاستیک‌ها، فرآیند بازیافت متفاوتی دارد. در زیر به برخی از این تفاوت‌ها اشاره می‌کنیم:

• پایداری حرارتی بالاتر: silicone در مقایسه با بسیاری از پلاستیک‌ها مقاومت حرارتی بالاتری دارد و می‌تواند در دماهای بالاتری بازیافت شود، در حالی که بسیاری از پلاستیک‌ها در دماهای پایین‌تر ذوب یا تجزیه می‌شوند.
• قابلیت زیست‌تخریب‌پذیری: بیشتر پلاستیک‌ها زیست‌تخریب‌پذیر نیستند و سال‌ها در طبیعت باقی می‌مانند. در حالی که silicone به دلیل ماهیت معدنی خود تا حدی زیست‌تخریب‌پذیر است و می‌تواند در طبیعت با سرعت بیشتری نسبت به پلاستیک‌های معمولی تجزیه شود، هرچند که هنوز هم زمان زیادی نیاز دارد.
• عدم آلودگی محیط زیستی: silicone در طول فرآیند بازیافت و استفاده مجدد مواد سمی تولید نمی‌کند، در حالی که بسیاری از پلاستیک‌ها هنگام بازیافت یا سوختن گازهای سمی آزاد می‌کنند.
• چرخه عمر طولانی‌تر: محصولات سیلیکونی به دلیل پایداری بیشتر، نسبت به پلاستیک‌ها دارای چرخه عمر طولانی‌تری هستند و در نتیجه نیاز کمتری به بازیافت سریع دارند. این موضوع بازیافت silicone را از نظر حجم ضایعات تولیدی کمتر از پلاستیک‌ها می‌کند.

4. آینده بازیافت silicone

با توجه به گسترش استفاده از سیلیکون در صنایع مختلف و نیاز به حفظ منابع طبیعی، توجه بیشتری به بازیافت silicone معطوف شده است. تکنولوژی‌های سبز و راهکارهای پایدار برای بازیافت silicone در حال توسعه هستند که هدف آن‌ها کاهش هزینه‌ها و بهبود بازده فرآیندهای بازیافت است. در آینده، امکان دارد روش‌های نوینی برای بازیافت سیلیکون معرفی شوند که چالش‌های کنونی را کاهش دهند و به یک چرخه بازیافت کامل و کارآمد دست یابند.

در نتیجه، اگرچه بازیافت silicone در مقایسه با پلاستیک‌ها پیچیده‌تر است، اما با توجه به خواص منحصر به فرد این ماده و کاربردهای گسترده آن، سرمایه‌گذاری در تکنولوژی‌های بازیافت آن می‌تواند به کاهش اثرات محیط‌زیستی و استفاده بهینه از منابع کمک کند.

سوالات متداول(FAQ)

خلاصه

انتخاب بین سیلیکون و پلاستیک به عوامل مختلفی از جمله کاربرد مورد نظر، شرایط محیطی، هزینه و خواص مورد نیاز بستگی دارد. اگر به دنبال ماده‌ای با مقاومت حرارتی بالا، انعطاف‌پذیری، بی‌اثر بودن شیمیایی و زیست سازگاری هستید، silicone گزینه مناسبی است. اما اگر به دنبال ماده‌ای ارزان‌تر با تنوع رنگ و طرح بیشتر هستید، پلاستیک گزینه بهتری است.در نهایت، بهترین راه برای انتخاب بین silicone و پلاستیک، مشورت با یک متخصص مواد است.

این مقاله خواص، کاربردها، ترکیب و انواع مختلف سیلیکون را بررسی می کند.این مقاله برای اولین بار در سایت بازارگاه الکترونیکی ساخت و تولید ایران به نشانی Digimfg.ir منتشر شده است.

منابع

• xometry.com/resources/materials/silicone
• shinetsusilicone-global.com/info/begin1.shtml

سلب مسئولیت

محتوای ارائه شده در این صفحه وب صرفا جنبه اطلاع رسانی دارد. DIGIMFG هیچگونه ضمانت یا مسئولیتی، چه به صورت صریح یا ضمنی، در خصوص صحت، کامل بودن یا اعتبار اطلاعات بر عهده نمی گیرد. پارامترهای عملکرد، تلرانس های هندسی، ویژگی‌های طراحی خاص، کیفیت یا نوع مواد، یا فرایندها را نباید نمایانگر آنچه توسط تأمین کنندگان یا تولیدکنندگان شخص ثالث در شبکه DIGIMFG ارائه می‌شود، دانست. خریدارانی که به دنبال دریافت قیمت هستند موظفند تا الزامات فنی ویژه موردنیاز برای قطعات را تعریف کنند. برای کسب اطلاعات بیشتر، لطفاً به شرایط و ضوابط ما مراجعه کنید.