Z czego i jak robi się silikon?

48

Z czego i jak robi się silikon?

Silikon to materiał, który na co dzień spotykamy niemal wszędzie – od przyborów kuchennych, przez uszczelki, aż po medycynę i elektronikę. Co sprawia, że jest taki wyjątkowy? Zastanówmy się, z czego i jak robi się silikon – ten wszechobecny i niezwykle praktyczny materiał.

Czym jest silikon?

Silikon to nie to samo co silikon – popularny materiał budowlany – choć wyrazy te są podobne. Silikon (po angielsku: silicone) to grupa syntetycznych polimerów opartych na krzemie, tlenie, węglu i wodoru. Jego unikalne właściwości sprawiają, że znajduje zastosowanie w wielu branżach, od budownictwa po przemysł spożywczy i medycynę.

Z czego robi się silikon?

Podstawowym składnikiem silikonu jest krzem. To pierwiastek chemiczny występujący w przyrodzie najczęściej jako dwutlenek krzemu (nadaje twardość piaskowi i skałom), czyli krzemionka.

1. Pozyskiwanie krzemu – Krzem wydobywa się głównie z piasku kwarcowego. Wysokie temperatury w piecach elektrycznych pozwalają uzyskać czysty krzem z dwutlenku krzemu (SiO₂).
2. Synteza związków pośrednich – Krzem łączy się z chlorem i metanem, tworząc dichlorosilan (SiH₂Cl₂) lub trichlorosilan (SiHCl₃). To związki pośrednie, kluczowe w dalszej produkcji silikonu.

Dodatek innych pierwiastków – sekret elastyczności

Podczas syntezy do krzemu dołącza się tlen, węgiel oraz wodór. Te pierwiastki, po odpowiednim połączeniu, tworzą długie łańcuchy polimerowe. Właśnie te łańcuchy nadają silikonowi jego słynne właściwości: sprężystość, odporność na temperatury i niewrażliwość na działanie chemikaliów.

Jak przebiega produkcja silikonu?

1. Hydroliza i polimeryzacja
   • Najpierw związek taki jak dimetylodichlorosilan (Si(CH₃)₂Cl₂) poddaje się hydrolizie (czyli reakcji z wodą).
   • W trakcie tej reakcji powstaje silanol, który następnie kondensuje, tworząc łańcuchy polisiloksanowe.
     Ostatecznie powstaje ciecz, żel, guma albo żywica – w zależności od długości i rozgałęzienia tych łańcuchów.
2. Dodatki, obróbka i formowanie
   • W zależności od zastosowania, do masy silikonowej dodaje się różne substancje poprawiające jej właściwości, np. barwniki, środki zapobiegające starzeniu się czy utwardzacze.
   • Materiał formuje się, np. przez wtryskiwanie do foremek, wylewanie lub wytłaczanie.
3. Utwardzanie (wulkanizacja)
   • Silikon utwardza się za pomocą wysokiej temperatury lub odpowiednich katalizatorów, dzięki czemu pozostaje elastyczny i trwały.

Najważniejsze właściwości i zastosowania silikonu

• Odporność na temperatury – silikon zachowuje swoje właściwości zarówno w bardzo wysokich, jak i niskich temperaturach (od -60°C do 250°C i więcej).
• Biokompatybilność – nie wywołuje podrażnień i nie reaguje z tkankami, dlatego jest szeroko wykorzystywany w medycynie (implanty, soczewki kontaktowe, opatrunki).
• Odporność na promieniowanie UV i warunki pogodowe – nie kruszy się, nie żółknie i nie traci elastyczności pod wpływem słońca czy deszczu.
• Nieprzepuszczalność dla wody i gazów – dlatego świetnie sprawdza się jako uszczelniacz i izolator w budownictwie oraz elektronice.
• Stosowany także w przemyśle spożywczym do produkcji form do pieczenia i innych akcesoriów kuchennych, które są bezpieczne w kontakcie z żywnością.

Podsumowanie

Z czego i jak robi się silikon? Odpowiedź kryje się w krzemionce, czyli piasku kwarcowym, z którego w wieloetapowych procesach chemicznych pozyskuje się krzem, a następnie odpowiednio go przetwarza i łączy z innymi pierwiastkami. W ten sposób powstają polimery o unikalnych właściwościach, które sprawiają, że silikon jest tak wszechobecny i przydatny w naszym codziennym życiu. Niezwykła uniwersalność i trwałość tego materiału to efekt przemyślanych procesów syntezy oraz unikatowej budowy chemicznej, która łączy świat nieożywiony z innowacjami przyszłości.