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Chimie de base du silicone Que sont les silicones? • sont des polymères synthét

Chimie de base du silicone Que sont les silicones? • sont des polymères synthétiques avec un squelette silicium-oxygène linéaire et répétitif, la même liaison que l'on trouve dans le quartz, le verre et le sable. • Les polymères de silicone n'ont pas de carbone dans la structure de la colonne vertébrale • Avoir un point de fusion et d'ébullition élevé • Selon le nombre d'unités répétées dans la chaîne polymère et le degré de réticulation, six classes de produits d'importance commerciale peuvent être produites • Certains inconvénients du silicone sont une augmentation des coûts et des valeurs de propriétés mécaniques inférieures par rapport aux matériaux à base de carbone Formes & Compositions • Fluides, émulsions, composés, lubrifiants, résines et caoutchoucs • Varie du liquide au gel, ou du caoutchouc au plastique dur • inodore et incolore, résistant à l'eau, résistant aux produits chimiques, résistant à l'oxydation, stable à haute température, et ont de faibles forces d'attraction, une faible tension superficielle, des points de congélation bas et ne conduisent pas l'électricité • semblent être imperméables aux effets du vieillissement, des intempéries, de la lumière du soleil, de l'humidité, de la chaleur, du froid et de certaines agressions chimiques Arbre généalogique en silicone Arbre généalogique en silicone Si Méthyle volatil Siloxanes Polyéthers de silicone Silanes Fluides & Émulsions Silicone Résines Diméthyl Composés Organo-silicones Silicones aminés Élastomères Les premiers élastomères de silicone ont été développés dans la recherche de meilleurs matériaux isolants pour les moteurs électriques et les générateurs. Les fibres de verre imprégnées de résine étaient les matériaux de pointe à l'époque. Le verre était très résistant à la chaleur, mais les résines phénoliques ne résisteraient pas aux températures plus élevées rencontrées dans les nouveaux moteurs électriques plus petits.Les chimistes de Corning Glass et de General Electric recherchaient des matériaux résistants à la chaleur pour les utiliser comme liants résineux lorsqu'ils ont synthétisé le premier silicone polymères, ont démontré qu’ils fonctionnent bien et ont trouvé un moyen de produire du polydiméthylsiloxanène commercialement.. HISTOIRE Le caoutchouc de silicone offre une bonne résistance aux températures extrêmes, pouvant fonctionner normalement de -55 ° C à + 300 ° C. Aux températures extrêmes, la résistance à la traction, l'allongement, la résistance à la déchirure et la compression peuvent être bien supérieurs aux caoutchoucs conventionnels bien que toujours faible par rapport à d'autres matériaux. Le caoutchouc organique a un squelette carbone- carbone qui peut les rendre sensibles à l'ozone, aux UV, à la chaleur et à d'autres facteurs de vieillissement que le caoutchouc silicone peut bien supporter. Cela en fait l'un des élastomères de choix dans de nombreux environnements extrêmes.Par rapport à d'autres caoutchoucs organiques, cependant, le caoutchouc de silicone a une très faible résistance à la traction. Pour cette raison, il est nécessaire de faire attention à la conception de produits capables de résister à des charges imposées même faibles. Le caoutchouc de silicone est un matériau très inerte et ne réagit pas avec la plupart des produits chimiques. En raison de son inertie, il est utilisé dans de nombreuses applications médicales et dans les implants médicaux. Cependant, les produits médicaux typiques ont échoué en raison d'une mauvaise conception. PROPRIÉTÉS STRUCTURE chaîne en caoutchouc de silicone Le polysiloxane diffère des autres polymères en ce que leurs squelettes sont constitués d'unités Si-O-Si contrairement à de nombreux autres polymères qui contiennent des squelettes en carbone. Une caractéristique intéressante est une température de transition vitreuse extrêmement basse d'environ - 127 ° C. Le polysiloxane est très flexible en raison des grands angles et longueurs de liaison par rapport à ceux que l'on trouve dans les polymères plus basiques tels que le polyéthylène. par exemple. Une unité de base C-C a une longueur de liaison de 1,54 Å et un angle de liaison de 112˚, tandis que l'unité de squelette siloxane Si-O a une longueur de liaison de 1,63 Å et un angle de liaison de 130˚. Chaîne en caoutchouc de silicone Le squelette de siloxane diffère grandement du squelette de base en polyéthylène, ce qui donne un polymère beaucoup plus flexible. Parce que les longueurs de liaison sont plus longues, elles peuvent se déplacer plus loin et changer facilement de conformation, ce qui donne un avantage flexible aux polysiloxanes est leur stabilité. Siliconis dans le même groupe (IV) sur le tableau périodique que le carbone, mais les propriétés de ces éléments sont très différentes. Le silicium a le même état d'oxydation que le carbone, mais a la capacité d'utiliser des orbitales 3D pour le collage en élargissant sa coquille de valence. Les liaisons Si-Si ont beaucoup moins d'énergie que les liaisons C-C et sont donc plus stables, bien qu'en pratique les liaisons Si-Si soient très difficiles à créer. l'unité de Répétition du caoutchouc de silicone SILICE O O Si O O SILICIUM Si SILANES Si X X X X SILOXANES O R R Si O Nomenclature de silicone Nomenclature de silicone sténographie Propriétés des siloxanes • Malgré le fait que le silicium et le carbone sont tous deux des éléments du groupe IV, leur chimie est très différente • Flexibilité unique de la liaison Si-O • Si-O-Si C-C-C C-O-C unités longueur de liaison 1.63 1.54 1.42 angstroms angle de liaison 130 112 111 degree énergie de liaison 106 83 86 Kcal/mol barrière de liaison 0.2 3.6 2.7 Kcal/mol •Barrière à la rotation ( kcal/mole ) –Polyethylene 3.3 –Polytetrafluoroethylene 4.7 –Polydimethylsiloxane < 0.2 Point clé: les polymères de siloxane (Si-O-Si) sont plus résistants que les polymères de carbone, mais les chaînes de polymère sont plus ouvertes et flexibles Polymères de siloxane vs polymères de carbone Propriétés physiques du siloxane Propriétés physiques du siloxane • Très faible température de transition vitreuse (Tg = -120 ° C) - poids moléculaire élevé mais pas solide • Capacité à s'étaler sur une grande variété de substrats - soyeux, lisse, non collant, améliorant l'esthétique - fluidité et formation de film • Viscosité de cisaillement de surface la plus faible et faible tension superficielle – propriétés lubrifiantes, anti-mousse, imperméabilisantes, antiadhésives • Haute perméabilité aux gaz • Excellences proprieties diélectriques • Très bonne stabilité thermo-oxydante – bonne inertie chimique et bonne résistance à la température  Aérospatial  Automobile  Chimie / Pétrochimie  Construction  Les produits de consommation  Electrique / Electronique  Préparation des aliments  Production de maintenance industrielle APPLICATIONS SILICONES APPLICATIONS SILICONES Les produits et matériaux spéciaux de Dow Corning sont utilisés par les clients dans pratiquement toutes les grandes industries.  Produits médicaux  Peintures * Revêtements  Soins personnels, ménagers et automobiles  Médicaments  Les plastiques  Adhésifs sensibles à la pression  Textiles * Cuir Synthèse des silicones La méthode la plus courante pour préparer des silicones consiste à faire réagir un chlorosilane avec de l'eau. Cela produit un intermédiaire hydroxyle, qui se condense pour former une structure de type polymère. La séquence réactionnelle de base est représentée comme suit: Matières premières • Le matériau initial est le quartz – SiO4/2 – 26% de la croûte terrestre • Réduit en métal Si avec du carbone à 2500F • • Le méthanol est converti en MeCl avec du HCl recyclé Chimie des procédés du train méthylique PDMS MeCl Si Catalyseurs de cuivre Me2SiCl2 MeHSiCl2 Me3SiCl Chlorosilane Mix H2O Déchets & Récupération Me2 Hydro Me2 Hydro SiH fluid EBB (1) Fluides (hydrauliques, agents de démoulage, cosmétiques, fluides caloporteurs, cirages, lubrifiants, amortissement, nettoyage à sec) Chaînes polymères d'unités difonctionnelles (D) terminées par des unités monofonctionnelles (M) OU cycliques (Dx) (2) Gommes (fluides caloporteurs haute température, lubrifiants, graisses, additifs cosmétiques et de soins de santé) Même structure que les fluides PDMS, mais poids moléculaire beaucoup plus élevé (viscosités> 1 000 000 cSt). (3) Résines (vernis, revêtements protecteurs, revêtements anti-adhérents, produits de moulage, isolation électronique) Solides rigides basés sur des unités trifonctionnelles (T) et tétrafonctionnelles (Q). Modification de surface avec des unités (M) (4) Élastomères (durcis à la chaleur et RTV: tubes et tuyaux, implants médicaux, scellants, adhésifs, aides chirurgicales, isolation électrique, pièces en caoutchouc résistant au carburant, rouleaux, etc.) Solides mous à base de fluides SiH réticulés Classifications du silicone par forme physique C'est la voie privilégiée bien que d'autres matières premières telles que les alcoxysilanes puissent être utilisées. Les chlorosilanes et autres précurseurs de silicone sont synthétisés en utilisant le «processus direct», impliquant la réaction de silicone élémentaire avec un halogénure d'alkyle. ainsi, la préparation d'élastomères de silicone nécessite la formation d'un poids moléculaire élevé (généralement supérieur à 500 000 g / mol). La production de ces types de matériaux nécessite des précurseurs di-fonctionnels, qui forment des structures polymères linéaires. Les précurseurs mono et trifonctionnels forment respectivement des structures terminales et des structures ramifiées. Si + RX → RnSiX4-n (où n = 0-4) Classification industrielle Il existe trois principales classifications industrielles des caoutchoucs de silicone: • Les élastomères vulcanisables à chaud (EVC-HTV) – Parfois appelés durcissables à la chaleur, ceux-ci sont généralement sous forme de gomme semi-solide à l'état non durci. Ils nécessitent un traitement de type caoutchouc pour produire des articles finis. • Les élastomères vulcanisables à froid (EVF-RTV) – uploads/s3/ chimie-de-base-du-silicone.pdf