Войти
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название IUPAC поли (диметилсилоксан) | |
| Другие имена PDMS. диметикон. диметилполисилоксан. E900 | |
| Идентификаторы | |
| Номер CAS | |
| 3D-модель (JSmol ) |
|
| ChemSpider |
|
| ECHA InfoCard | 100.126.442  |
| E number | E900 (глазури,...) |
| UNII | |
| Панель управления CompTox (EPA ) | |
УЛЫБКА
| |
| Свойства | |
| Химическая формула | (C2H6OSi) n |
| Плотность | 965 кг / м |
| Точка плавления | Н / Д (стеклование ) |
| Точка кипения | Н / Д (стеклование ) |
| Фармакология | |
| код ATC | P03AX05 (ВОЗ ) |
| Опасности | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) |  1 1 0 |
| Если не указано иное, данные приведены ven для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
 N (что такое ?) | |
| Ссылки на ink | |
Полидиметилсилоксан (PDMS ), также известный как диметилполисилоксан или диметикон, принадлежит к группе полимерных кремнийорганических соединений, которые являются обычно называемые силиконы. ПДМС является наиболее широко используемым кремнийсодержащим органическим полимером из-за его универсальности и свойств, что позволяет находить множество применений. Он особенно известен своими необычными реологическими (или текучими) свойствами. ПДМС является оптически прозрачным и, как правило, инертным, не токсичным и негорючим . Это один из нескольких типов силиконового масла (полимеризованный силоксан ). Диапазон его применения варьируется от контактных линз и медицинских устройств до эластомеров ; он также присутствует в шампунях (поскольку он делает волосы блестящими и скользкими), пищевых продуктах (пеногаситель), конопатках, смазках и термостойкой плитке.
Химическая формула для PDMS: CH 3 [Si (CH 3)2O]nSi (CH 3)3, где n - количество повторяющихся мономеров [SiO (CH 3)2] единиц. Промышленный синтез может начаться с диметилдихлорсилана и воды по следующей суммарной реакции:
![{\displaystyle n{\ce {Si(CH3)2Cl2}}+(n+1){\ce {H2O->HO [-Si (CH3) 2O -] _ {\ mathit {n}} H}} + 2n {\ ce {HCl}}}]( https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/10568ead2be7a0d6946bf52a9a42c033b9707047 )
В результате реакции полимеризации выделяется соляная кислота. Для медицинских и бытовых применений был разработан процесс, в котором атомы хлора в предшественнике силана были заменены на ацетатные группы. В этом случае в результате полимеризации образуется уксусная кислота, которая химически менее агрессивна, чем HCl. Как побочный эффект, в этом случае процесс отверждения также намного медленнее. Ацетат используется в потребительских приложениях, таких как силикон герметик и клеи.
Гидролиз Si (CH 3)2Cl2образует полимер, который заканчивается силанольные группы (-Si (CH 3)2OH]). Эти реакционные центры обычно «блокируются» реакцией с триметилсилилхлоридом :
Предшественники силана с большим количеством кислотообразующих групп и меньшим количеством метильных групп, такие как метилтрихлорсилан, могут быть использованы для введения ответвлений или сшивает в полимерной цепи. В идеальных условиях каждая молекула такого соединения становится точкой разветвления. Это может быть использовано для производства твердых силиконовых смол. Подобным образом прекурсоры с тремя метильные группы могут использоваться для ограничения молекулярной массы, поскольку каждая такая молекула имеет только один реактивный сайт и, таким образом, образует конец силоксановой цепи.
Четко определить d ПДМС с низким индексом полидисперсности и высокой гомогенностью получают контролируемой анионной полимеризацией с раскрытием кольца гексаметилциклотрисилоксана. Используя эту методологию, можно синтезировать линейные блок-сополимеры, звездообразные блок-сополимеры с гетероциклами и многие другие макромолекулярные структуры.
Полимер изготавливается с множеством вязкостей, в диапазоне от тонкой текучей жидкости (когда n очень низкое) до густого резиноподобного полутвердого вещества (когда n очень высокое). Молекулы ПДМС имеют довольно гибкие полимерные основы (или цепи) из-за их силоксановых связей, которые аналогичны связям простого эфира, используемым для придания эластичности полиуретанам. Такие гибкие цепи становятся слабо перепутанными, когда молекулярная масса высока, что приводит к необычно высокому уровню ПДМС вязкоупругости.
ПДМС вязкоупругость, что означает, что при длительном течении (или высоких температурах) он действует как вязкая жидкость, похожая на мед. Однако при коротких временах текучести (или низких температурах) он действует как упругое твердое тело, подобно резине. Вязкоупругость - это форма нелинейной упругости, которая широко распространена среди некристаллических полимеров. Нагрузка и разгрузка кривой напряжения-деформации для PDMS не совпадают; скорее, величина напряжения будет варьироваться в зависимости от степени деформации, и общее правило состоит в том, что увеличение деформации приводит к большей жесткости. Когда сам груз снимается, напряжение восстанавливается медленно (а не мгновенно). Эта зависящая от времени упругая деформация возникает из-за длинных цепей полимера. Но процесс, описанный выше, актуален только при наличии поперечных связей; в противном случае полимерный PDMS не может вернуться в исходное состояние даже после снятия нагрузки, что приводит к необратимой деформации. Однако остаточная деформация в PDMS наблюдается редко, так как она почти всегда лечится с помощью сшивающего агента.
Если немного PDMS оставить на поверхности на ночь (длительное время растекания), он потечет, чтобы покрыть поверхность и образовать любые дефекты поверхности. Однако, если тот же ПДМС вылить в сферическую форму и дать ему затвердеть (короткое время текучести), он будет подпрыгивать, как резиновый мяч. Механические свойства PDMS позволяют этому полимеру адаптироваться к разнообразным поверхностям. Поскольку на эти свойства влияет множество факторов, этот уникальный полимер относительно легко настроить. Это позволяет PDMS стать хорошей подложкой, которую можно легко интегрировать в различные микрофлюидные и микроэлектромеханические системы. В частности, определение механических свойств может быть принято до отверждения PDMS; неотвержденная версия позволяет пользователю использовать бесчисленные возможности для получения желаемого эластомера. Как правило, сшитая отвержденная версия ПДМС напоминает резину в затвердевшей форме. Широко известно, что он легко растягивается, сгибается, сжимается во всех направлениях. В зависимости от приложения и поля пользователь может настраивать свойства в зависимости от того, что требуется.
Структура, встроенная в PDMS. Этот метод позволяет пользователю сохранить тонкий слой PDMS в качестве основы, достигая при этом более высокой жесткости за счет введения арматуры. 
Линейная зависимость в Sylgard 184 PDMS между температурой отверждения и модулем Юнга В целом PDMS имеет низкую эластичность модуль упругости, который позволяет легко деформировать его и приводит к поведению резины. Вязкоупругие свойства ПДМС можно более точно измерить с помощью динамического механического анализа. Этот метод требует определения характеристик текучести материала в широком диапазоне температур, расходов и деформаций. Из-за химической стабильности PDMS его часто используют в качестве калибровочной жидкости для экспериментов такого типа.
Модуль сдвига ПДМС варьируется в зависимости от условий приготовления и, следовательно, резко изменяется в диапазоне от 100 кПа до 3 МПа. тангенс угла потерь очень низкий (тангенс δ 0,001).
ПДМС гидрофобен. Плазма окисление можно использовать для изменения химического состава поверхности, добавляя к поверхности группы силанол (SiOH). Для этого подойдут плазма атмосферного воздуха и плазма аргона. Эта обработка делает поверхность PDMS гидрофильной, позволяя воде смачивать ее. Окисленная поверхность может быть дополнительно функционализирована реакцией с трихлорсиланами. По прошествии определенного времени восстановление гидрофобности поверхности неизбежно, независимо от того, является ли окружающая среда вакуумом, воздухом или водой; Окисленная поверхность устойчива на воздухе около 30 минут. В качестве альтернативы, для применений, где требуется длительная гидрофильность, могут быть использованы такие методы, как прививка гидрофильного полимера, наноструктурирование поверхности и динамическая модификация поверхности с помощью внедренных поверхностно-активных веществ.
Твердые образцы ПДМС (с окисленной поверхностью или без нее) не позволяют водным растворителям проникать в материал и набухать. Таким образом, структуры PDMS могут использоваться в сочетании с водными и спиртовыми растворителями без деформации материала. Однако большинство органических растворителей будут диффундировать в материал и вызвать его набухание. Несмотря на это, некоторые органические растворители приводят к достаточно небольшому набуханию, поэтому их можно использовать с PDMS, например, в каналах микрофлюидных устройств PDMS. Степень набухания примерно обратно пропорциональна параметру растворимости растворителя. Диизопропиламин набухает PDMS в наибольшей степени; растворители, такие как хлороформ, эфир и THF, сильно набухают в материале. Растворители, такие как ацетон, 1-пропанол и пиридин, немного набухают в материале. Спирты и полярные растворители, такие как метанол, глицерин и вода, не вызывают заметного набухания материала.
PDMS является обычным поверхностно-активным веществом и входит в состав пеногасителей. PDMS в модифицированной форме используется в качестве гербицида пенетранта и является важным ингредиентом в водоотталкивающих покрытиях, таких как Rain-X.
Диметикон также является активной силиконовой жидкостью в автомобильных вязких дифференциалах повышенного трения и муфтах. Обычно это не обслуживаемый OEM-компонент, но его можно заменить со смешанными рабочими характеристиками из-за разницы в эффективности, вызванной повторным весом или нестандартным давлением.
Обычно используется PDMS в качестве штамповой смолы в процедуре мягкой литографии, что делает его одним из наиболее распространенных материалов, используемых для доставки потока в микросхемах микрофлюидики. Процесс мягкой литографии заключается в создании эластичного штампа, который позволяет переносить узоры размером всего несколько нанометров на стеклянные, силиконовые или полимерные поверхности. С помощью этого типа техники можно производить устройства, которые можно использовать в области оптических телекоммуникаций или биомедицинских исследований. Штамп изготавливается с использованием обычных методов фотолитографии или электронно-лучевой литографии. Разрешение зависит от используемой маски и может достигать 6 нм.
В биомедицинских (или биологических) микроэлектромеханических системах (био-МЭМС) мягкая литография широко используется для микрофлюидики как в органических, так и в органических системах. неорганические контексты. Кремниевые пластины используются для создания каналов, а затем на эти пластины заливают PDMS и оставляют для затвердевания. После удаления даже самые мелкие детали остаются отпечатанными в PDMS. С этим конкретным блоком PDMS гидрофильная модификация поверхности проводится с использованием методов плазменного травления. Плазменная обработка разрушает поверхностные связи кремний-кислород, и обработанное плазмой предметное стекло обычно помещается на активированную сторону PDMS (обработанная плазмой, теперь гидрофильная сторона с отпечатками). Как только активация прекращается и связи начинают восстанавливаться, между поверхностными атомами стекла и поверхностными атомами PDMS образуются кремний-кислородные связи, и предметное стекло становится прочно закрытым для PDMS, создавая таким образом водонепроницаемый канал. С помощью этих устройств исследователи могут использовать различные методы химии поверхности для различных функций, создавая уникальные устройства «лаборатория на кристалле» для быстрого параллельного тестирования. PDMS может быть сшит в сети и является широко используемой системой для изучения эластичности полимерных сетей. ПДМС можно непосредственно формировать с помощью литографии с поверхностным зарядом.
ПДМС используется в производстве синтетических адгезии гекконов сухих адгезионных материалов, на сегодняшний день только в количествах для лабораторных испытаний.
Некоторые исследователи гибкой электроники используют PDMS из-за его низкой стоимости, простоты изготовления, гибкости и оптической прозрачности.
В стереолитографии (SLA) 3D при печати свет проецируется на фотоотверждаемую смолу для ее избирательного отверждения. Некоторые типы SLA-принтеров отверждаются со дна резервуара со смолой, поэтому требуется, чтобы растущая модель была отделена от основания, чтобы на каждый напечатанный слой была нанесена свежая пленка неотвержденной смолы. Слой PDMS на дне резервуара способствует этому процессу, поглощая кислород: присутствие кислорода рядом со смолой предотвращает его прилипание к PDMS, а оптически чистый PDMS позволяет проецируемому изображению проходить через смолу без искажений.
Активированный диметикон, смесь полидиметилсилоксанов и диоксида кремния (иногда называемого симетикон ), часто используется в безрецептурные препараты в качестве пеногасителя и ветрогонное средство. Он также был, по крайней мере, предложен для использования в контактных линзах.
Силиконовые грудные имплантаты изготавливаются из эластомерной оболочки PDMS, в которую добавлен коллоидальный аморфный диоксид кремния, покрывающий гель PDMS или физиологический раствор.
Кроме того, PDMS полезен в качестве средства от вшей или блох из-за его способности улавливать насекомых. Он также действует как увлажняющий крем, который легче и более дышащий, чем обычные масла.
PDMS также по-разному используется в косметической промышленности и производстве потребительских товаров. Например, PDMS можно использовать для лечения головных вшей на коже головы, а диметикон широко используется в увлажняющих лосьонах для кожи, где он указан в качестве активного ингредиента, цель которого - «защита кожи». В некоторых косметических препаратах используются диметикон и родственные силоксановые полимеры в концентрациях до 15%. Группа экспертов Cosmetic Ingredient Review (CIR) пришла к выводу, что диметикон и родственные полимеры «безопасны при использовании в косметических рецептурах».
ПДМС-соединения такие как амодиметикон, являются эффективными кондиционерами, если они составлены из мелких частиц и растворимы в воде или спирте / действуют как поверхностно-активные вещества (особенно для поврежденных волос), и даже более кондиционируют волосы, чем обычные диметикон и / или сополиолы диметикона. 207>
Предлагаемое использование PDMS - очистка контактных линз. Его физические свойства - низкий модуль упругости и гидрофобность - были использованы для очистки поверхностей контактных линз от микро- и нано-загрязнителей более эффективно, чем универсальный раствор и трение пальцами; исследователи называют этот метод PoPPR (удаление полимерных загрязнений) и отмечают, что он очень эффективен для удаления нанопластика, приставшего к линзам.
Диметикон является активным ингредиент в жидкости наносится на шею кошки или собаки из маленькой одноразовой пипетки. Паразит оказывается в ловушке и обездвиживается в веществе, тем самым прерывая жизненный цикл насекомого.
PDMS добавляют во многие кулинарные масла (в качестве противовспенивающего агента) для предотвращения разбрызгивания масла во время процесса приготовления. В результате этого PDMS можно найти в следовых количествах во многих продуктах быстрого питания, таких как McDonald's Chicken McNuggets, картофель фри, картофельные оладьи, молочные коктейли и смузи, а также картофель-фри Wendy's.
Согласно европейским правилам пищевых добавок, он указан как E900.
PDMS широко используется в качестве смазки для презервативов. 207>
Многие люди косвенно знакомы с PDMS, потому что это важный компонент в Silly Putty, которому PDMS придает характерные вязкоупругие свойства. Другая игрушка, в которой используется PDMS, - это Kinetic Sand. Также хорошо известны резиновые силиконовые герметики с запахом уксуса, клеи и герметики для аквариумов. PDMS также используется в качестве компонента в силиконовой смазке и других смазках на основе силикона , а также в пеногасителях, смазках для форм, увлажняющие жидкости, теплоносители жидкости, полироли, косметика, кондиционеры для волос и другие применения. PDMS также использовался в качестве наполнителя в грудных имплантатах.
. Его можно использовать в качестве сорбента для анализа свободного пространства (анализ растворенного газа ) пищи.
Согласно энциклопедии Ульманна, для силоксанов не было отмечено «заметного вредного воздействия на организмы в окружающей среде». ПДМС не поддается биологическому разложению, но абсорбируется в очистных сооружениях. Его разложение катализируется различными глинами.
