Silikone
Poly(dimethylsiloxan)
Die Anfang des 20. Jahrhunderts von dem englischen Chemiker Frederic Stanley Kipping (1863–1949) eingeführte Bezeichnung „Silikone“ (engl.: silicone) darf nicht mit Silicium (engl.: silicon) verwechselt werden. Sie wurde von engl.: silicon ketone abgeleitet, da R2SiO als wiederkehrende Baueinheit einem Keton der Formel R2C=O entspricht.
formal kann man Silikone als „Poly-Silizium-Ketone“ verstehen
Dies ist jedoch rein formal, da eine Si=O-Doppelbindung im Gegensatz zur C=O-Doppelbindung nicht stabil ist. Wenngleich die oben gezeigte Siloxan – Baueinheit die Häufigste ist, existieren auch noch andere
Mono-, Di-, Tri- und Tetrafunktionelle(Q) Siloxan – Baueinheiten (v.l.n.r.)
Aufgrund ihres anorganischen Gerüsts (man findet diese Silikat – Strukturen natürlich nur in Gesteinen und Mineralien) einerseits und der organischen Reste andererseits nehmen Silikone eine Zwischenstellung zwischen anorganischen und organischen Verbindungen ein, insbesondere eben zwischen Silikaten und Kunststoffen. Diese Sonderstellung als „Zwitter“ verleiht ihnen eine Reihe einzigartiger Eigenschaften, die sie von anderen Kunststoffen abhebt.
Herstellung:
Es werden zunächst Organochlorsilane erzeugt
fein gemahlenes Siliciumpulver wir mit Chlormethan und Kupfer als Katalysator bei ca. 300°C zu Dimethydichlorsilan umgesetzt
die mit Wasser hydrolysiert werden.
Dimethydichlorlsilan hydrolysiert zu Dimethylsilandiol und Chlorwasserstoff
Es entstehen Alkylsilanole, die durch Kondensation zu den Silikonen polymerisieren
Dimethylsilandiol polymerisiert zu einem linearen Silikon
Silikone sind, abhängig vom Vernetzungsgrad und der Größe der Moleküle, darstellbar als:
- Silikonöle (lineare Polysiloxane, typisches Monomer: Dimethydichlorlsilan, Siloxan – Baueinheit: [D])
- Silikonharze (vernetzte Polysiloxane, typisches Monomer: Methyltrichlorsilan, Siloxan – Baueinheit: [T])
- Silkonelastomere (lineare Polysiloxane, später Vulkanisiert = Vernetzt, Siloxan – Baueinheit: u.a. [D])
- Fluorsilikone (alle Vernetzungsarten möglich, Alkylgruppen aber immer durch Fluoralkylgruppen ersetzt)
Eigenschaften:
Je nach Vernetzungsart und Alkyl-/Fluoralkylgruppe:
- Silikonöle:
o Hydrauliköl
o Formtrennmittel
o zum Hydrophobieren
o als Gleitmittel für die Kunststoffverarbeitung bzw. Schmiermittel in Kunststoffgetrieben
o Schmiermittel bei extremen Bedingungen, z.B. solche auf der Basis von Polymethylphenylsiloxanen im Bereich von –70 bis +230°C.
o Poliermittelzusatz
o Druckfarbenzusatz
o Dielektrika (z.B. in Transformatoren)
o Heizflüssigkeit (Heizbad)
o In Medizin und Kosmetik als Salbengrundlage, für Shampoos, Zahnpasten…
- Silkonelastomere: für
o Fugendichtungsmassen
o Abformmassen (z.B. in der Zahntechnik)
o Backformen und Ähnliches
o Beschichtung für Gewebe
o Als Schläuche u.a. in der Medizin (z.B. bei der Bluttransfusion)
o Spezialanwendung: „Plastination“: Wasser in den Zellen wird durch Silikonelastomere verdrängt, die erst anschließend aushärten $\rightarrow$ „Gunther von Hagens“
- Silikonharze:
o Lacke
o kombiniert mit Polyestern, Alkyd- und Acrylharzen als „Silikonemaille“ (hitzebeständige Beschichtung z.B. für Küchengeräte)
o Pressmassen und Laminate
o ebenfalls zur „Plastination“
- Fluorsilikone: Erhältlich meist als Öl und Schmierfett, aber auch als Elastomer und Harz. Da die Methyl- durch Fluoralkylgruppen ersetzt sind besitzen sie eine noch höhere Oxidations- und Chemikalienbeständigkeit, die man z.B. für Dichtungen in Automotoren nutzt.
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