Siliconi

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I siliconi sono polimeri sintetici di policondensazione che presentano una molteplice varietà di forme e utilizzo.

Inerti, resistenti al calore, sono usati come sigillanti, adesivi, lubrificanti, in applicazioni mediche, utensili da cucina e quali materiali isolanti.

Nel polimero è presente una struttura in cui gruppi funzionali organici sono legati a una catena silicio-ossigeno:

Il composto più semplice del silicio è il silano SiH₄ che è il capostipite di una serie omologa ed è analogo all'alcano più semplice ovvero il metano CH₄. La presenza di atomi di ossigeno nella catena siliconica viene indicata usando il nome di silossano classe di composti in cui si ripete il gruppo funzionale R₂SiO dove R è un gruppo alchilico, arilico o un idrogeno.

Silossani

I silossani hanno una catena principale, lineare o ramificata, in cui si alternano atomi di silicio e ossigeno –Si-O-Si-O- con catene laterali R legate al silicio. Se i gruppi legati al silossano sono gruppi fenilici, il silicone è detto polifenilsilossano e presenta l'unità ripetitiva:

lungo la catena.

I siliconi più usati sono quelli che presentano gruppi metilici. Le proprietà di tali polimeri come, ad esempio, la solubilità in solventi organici, l'idrofobicità e la flessibilità sono influenzate dalla presenza dei gruppi R presenti. La presenza di gruppi fenilici rende il polimero più flessibile e con maggior proprietà lubrificanti rispetto a quello in cui sono presenti gruppi metilici.

La struttura delle unità ripetitive dei siliconi è la seguente:

in cui i gruppi R possono essere, ad esempio, il gruppo metil CH₃-, fenil C₆H₅– , vinil CH₂=CH-, trifluoropropil CF₃CH₂CH₂–

Sintesi

I siliconi si sintetizzano a partire dal silicio che è ottenuto dalla riduzione del biossido di silicio ad opera del carbonio;

SiO_2(s) + 2 C_(s) → Si_(s) + 2 CO_(g)

Dopo l'ottenimento del silicio si procede con la sintesi dei clorosilani quali RSiCl₃, R₂SiCl₂ e R₃SiCl dove R è un gruppo alchilico o arilico. Ad esempio:

Si_(s) + 2 CH₃Cl_(g)→ (CH₃)₂SiCl_2(g)

Tale reazione avviene facendo passare clorometano sul silicone riscaldato alla temperatura di circa 280 °C in presenza di rame quale catalizzatore.

Il distillato è costituito dai clorosilani CH₃SiCl₃, (CH₃)₃SiCl e in massima parte da (CH₃)₂SiCl₂. Il dimetilclorosilano, ottenuto per distillazione, viene idrolizzato secondo la reazione:

Usi del silicone

I siliconi possono essere suddivisi in quattro classi:

1) siliconi fluidi

2) siliconi gel

3) elastomeri

4) resine

I siliconi fluidi sono delle catene lineari di polidimetisilossano. Essi sono usati come lubrificanti, lucidanti, nelle vernici e per impermeabilizzare tessuti carta e cuoio. Essi hanno anche proprietà anti-schiuma e utilizzati, per esempio, per limitare la formazione di schiuma nei detergenti.

I siliconi gel sono costituiti da catene di polidimetisilossano con reticolazioni limitate. Sono usati nella fabbricazione di scarpe da ginnastica e da corsa ad alte prestazioni quali ammortizzatori.

Gli elastomeri contengono più reticolazioni rispetto ai siliconi gel e hanno una struttura simile alla gomma naturale. Sono non reattivi, stabili e resistenti dalla temperatura di – 55°C alla temperatura di 300°C pertanto trovano applicazioni nel campo dell'industria automobilistica, in involucri da forno, nell'abbigliamento, calzature ed elettronica. Sono usati in campo medico e nella chirurgia plastica per la loro biocompatibilità per costruire dispositivi medicali da impiantare all'interno del corpo umano.

Le resine siliconiche hanno una struttura tridimensionale e reticolata ad alto peso molecolare. Come nel quarzo gli elementi di cui si compone la sua struttura sono silicio e ossigeno, ma a differenza della struttura del quarzo nelle resine siliconiche il quarto atomo di ossigeno è sostituito da un gruppo R: si parla, infatti, di quarzo modificato organicamente.

Sono usate nel campo dell'edilizia ( pitture e intonaci), come vernici isolanti e come agenti impregnanti.