خوراکی و غذامقالات آموزشی

فرمول روغن سیلیکون

سیلیکون از چه چیزی ساخته شده است؟

سیلیکون یک پلیمر همه کاره است که در الاستومرها، روغن‌ها، گریس‌ها و چسب‌ها و سایر مواد استفاده می‌شود. عنصر اصلی آن سیلیسیم است.آنچه در مورد تولید سیلیکون باید بدانید در اینجا آمده است.

تفاوت سیلیسیم و سیلیکون چیست؟

یکی از تفاوت‌های مهم هنگام صحبت در مورد تولید سیلیکون، تفاوت بین سیلیسیم و سیلیکون است. سیلیسیم یک عنصر شیمیایی (Si) است. مانند اکثر عناصر، به طور طبیعی در شکل جداگانه آن یافت نمی‌شود. سیلیکون، با این حال، به دسته وسیعی از پلیمرها اشاره دارد که از پیوند سیلوکسان (فرمول شیمیایی -Si-O-Si-) با ترکیبات آلی مختلف متصل شده تشکیل شده است.

فرمول سیلیکون

به طور کلی، اصطلاح “سیلیکون” به ترکیبات آلیگومریک یا پلیمری آلی سیلیکون اشاره دارد، جایی که اتم‌های سیلیکون توسط اکسیژن به هم متصل می‌شوند به طوری که پیوندهای متناوب Si-0-Si به عنوان زنجیره اصلی به دست می‌آیند.

واحدهای سازه (شکل ۱) را می‌توان برای ترکیبات ترسیم کرد. گروه‌های تک عاملی (به اصطلاح گروه‌های پایانی) مولکول ارگانو پلی سیلوکسان طول زنجیره، درجه تراکم چندگانه و در نتیجه ویسکوزیته پلیمر را محدود می کنند.

فرمول روغن سیلیکون
فرمول روغن سیلیکون

واحدهای غیر عاملی حلقه‌ها یا زنجیره‌های مولکولی بالاتر را تشکیل می‌دهند، در حالی که واحدهای سه یا چهارعاملی منجر به سیستم‌های پیوند عرضی سه بعدی می‌شوند.

این مایعات سیلیکونی، با فرمول کلی در شکل ۲ نشان داده شده است، می‌توانند با پارامترهای R ،R ’ و x اصلاح شوند.

R ’ می‌تواند یک گروه واکنشی، یعنی OH ،H، آلکوکسی (CH۳۰ + C۱۸H۳۷۰) یا C۶H۵۰)، آسیلوکسی (CH۳COO) یا یک گروه غیر واکنشی مانند متیل، آلکیل یا آریل باشد.

مایعات ارگانوسیلوکسان بر اساس جایگزین R طبقه‌بندی می‌شوند.

بیش از ۹۰ درصد ارگانوپلی سیلوکسان‌ها از واحدهای دی متیل سیلوکسان ساخته شده‌اند (شکل ۳) و دی متیل پلی‌سیلوکسان‌های دارای تری متیل سیلیل (شکل ۴) مهمترین گروه مایعات سیلیکون را نشان می‌دهند.

بنابراین زنجیره سیلوکسان شامل گروه‌های دی متیل سیلوکسان است و توسط گروه‌های انتهایی‌تری متیل سیلیل خاتمه می‌یابد. طول زنجیره چنین مولکول هایی ممکن است با نسبت M- به D- واحدها تنظیم شود.

این بدان معناست که نسبت واحدهای تک عاملی به دو عاملی وجود دارد.

فرمول روغن سیلیکون
فرمول روغن سیلیکون

یک گروه بسیار مهم دیگر از مایعات سیلیکونی به اصطلاح متیل هیدروژن سیلوکسان‌ها نشان داده شده است (در شکل ۵ نشان داده شده است). در این مورد، یک گروه متیل از واحدهای مؤثر با اتم هیدروژن جایگزین می‌شود.

فرمول روغن سیلیکون
فرمول روغن سیلیکون

در مورد مایعات فنیل سیلیکون، دقیقتر مایعات فنیل متیل سیلیکون (شکل ۶)، گروه‌های متیل ستون فقرات معمول پلی دی متیل سیلوکسان با گروه‌های فنیل جایگزین می‌شوند. تغییرات ویژگی‌های فیزیکی-شیمیایی را می‌توان با تغییر نسبت nlm و همچنین جایگزینی در گروه‌های فنیل به دست آورد، همانطور که در مثال کلروفنیل سیلوکسان‌ها مشاهده می‌شود.

در طول پانزده سال گذشته، سیلوکسان‌های اصلاح شده متعددی (شکل ۷) علاوه بر پلی دی متیل سیلوکسان‌های کلاسیک در بازار ظاهر شده است. با توجه به تنوع زیاد امکانات، می‌توان تغییرات اساسی در ویژگی‌های پلی دی متیل سیلوکسان را بدست آورد، به طوری که این محصولات با موفقیت به عنوان محصولات تخصصی در برنامه‌های نسبتاً خوب تعریف شده استفاده می‌شوند.

فرمول روغن سیلیکون
فرمول روغن سیلیکون

در نهایت، ما باید به یک اصلاح بیشتر اشاره کنیم، که قبلاً توسط تولید کنندگان سیلیکون به مقدار زیاد، یعنی سیلوکسان‌های گلیکولیز فانکشنال، تولید شده است (شکل ۸). معمولاً در این ترکیبات، که در بسیاری از موارد محلول در آب هستند، زنجیره‌های گلیکول متشکل از واحدهای اتیل انواکسید و/یا پروپیلن اکسید روی زنجیره اصلی پیوند زده می‌شود. در بسیاری از موارد، ماهیت پیوند برای استفاده در سیستم‌های آبی تعیین‌کننده است. پیوند از طریق پیوند Si-0-C که می تواند هیدرولیز شود یا با پیوند Si-C غیرصابونیزه امکان‌پذیر است.

فرمول روغن سیلیکون
فرمول روغن سیلیکون

راهنمای گام به گام برای تولید سیلیکون

جداسازی سیلیسیم از سیلیکا اولین مرحله در تولید سیلیکون است. این کار با گرم کردن حجم زیادی از ماسه کوارتز تا دمای ۱۸۰۰ درجه سانتی گراد انجام می‌شود. نتیجه یک سیلیسیم خالص و جدا شده است که اجازه می دهد سرد شود و سپس به صورت پودر ریز خرد می‌شود.

برای تهیه سیلیکون، این پودر سیلیسیم خوب با متیل کلراید ترکیب شده و یکبار دیگر گرم می‌شود. گرما باعث واکنش بین دو جزء می‌شود و آنچه را که متیل کلروسیلان می‌نامند تشکیل می‌دهد. متیل کلروسیلان در واقع مخلوطی است که حاوی چندین ترکیب است، که عمده‌ترین آن‌ها، دی متیل دی کلروسیلان، بلوک اصلی ساختمان سیلیکون است.

رسیدن از دی متیل دی کلروسیلان به سیلیکون نیاز به یک فرآیند تقطیر پیچیده دارد که در آن اجزای مختلف متیل کلروسیلان از یکدیگر جدا می‌شوند. از آنجا که کلروسیلان‌های مختلف دارای نقاط جوش متفاوتی هستند، این کار را می‌توان با حرارت دادن مخلوط به یک سری دمای دقیق انجام داد.

پس از تقطیر، آب به دی متیل دی کلروسیلان اضافه می‌شود که باعث جدا شدن آن به دی سیلانول و اسید کلریدریک می‌شود. سپس هیدروکلریک اسید به عنوان کاتالیزور دی سیلانول عمل می‌کند و باعث می‌شود که به پلی دی متیل سیلوکسان متراکم شود.

همانطور که متوجه شدید، پلی دی متیل سیلوکسان حاوی پیوند سیلوکسان است که زنجیره اصلی سیلیکون است. از آنجا، سیلیکون با استفاده از روش‌های مختلف بسته به خواص مورد نظر محصول نهایی پلیمریزاسیون می‌شود.

در حالی که تولید سیلیکون ممکن است پیچیده به نظر برسد، در حقیقت این امر بسیار ساده است و می‌تواند در مقیاس انبوه با هزینه نسبتاً کم انجام شود. بنابراین، جای تعجب نیست که سیلیکون همه کاره به عنوان یکی از محبوب‌ترین الاستومرها برای مصارف تجاری و صنعتی ظاهر شده است.

کاربرد روغن سیلیکون 350
فرمول روغن سیلیکون

روغن سیلیکون

روغن سیلیکون مشابه روغن هیدروکربن سنتی است با این تفاوت که زنجیره مولکولی آن واحدهای کربنی را با واحدهای سیلوکسان جایگزین می کند. این روغن یک ماده غیرقابل اشتعال، غیر سمی، بی‌مزه و بی‌بو است. به طور گسترده ای در صنایع مختلف از جمله آزمایشگاه‌ها و امکانات پزشکی استفاده می‌شود.

نسخه‌های خوراکی این روغن توسط رستوران‌ها و آبجوسازی‌ها استفاده می‌شود. شرکت‌های داروسازی نیز این روغن را در داروهای خاصی استفاده می‌کنند.

روغن هیدروکربن سنتی از توالی ذرات کربن تشکیل شده است که معمولاً با هیدروژن پیوند می‌خورند. روغن سیلیکون جایگزین واحدهای کربن و هیدروژن با واحدهای سیلوکسان می‌شود. این واحدها از ذرات سیلیکون تشکیل شده‌اند که با اکسیژن پیوند خورده‌اند. این روغن اغلب برای انواع خاصی از کاربردهای هیدرولیک و به عنوان یک روان‌کننده همه منظوره استفاده می‌شود. به طور معمول به عنوان روان‌کننده داخلی برای اسلحه های هوا و پینت بال استفاده می‌شود.

ویژگی‌های روغن سیلیکون

روغن سیلیکون به طور کلی مایع بی‌رنگ (یا زرد کم رنگ)، بی‌بو، غیر سمی، مایع غیر فرار است. روغن سیلیکون نامحلول در آب، متانول، گلیکول و اتوکسی اتانول، متقابل با بنزن، دی متیل اتر، متیل اتیل کتون، تتراکلرید کربن یا نفت سفید است و به مقدار کمی در استون، دیوکسان، اتانول و بوتانول حل می‌شود.

دارای فشار بخار کوچک، نقطه اشتعال بالا و نقطه انجماد پایین است. برای به دست آوردن روغن سیلیکون با ویسکوزیته پایین، از خاک رس اسیدی به عنوان کاتالیزور استفاده می‌شود و تلومریزه را در ۱۸۰ انجام می‌دهد، یا اسید سولفوریک به عنوان کاتالیزور، تلومریزه را در دماهای پایین انجام می‌دهد.

اگر می‌خواهید روغن سیلیکون با ویسکوزیته بالا تولید کنید یا یک ماده چسبناک داشته باشید، می‌توانید از کاتالیزور قلیایی استفاده کنید.

خواص روغن سیلیکون

ویسکوزیته روغن‌های سیلیکونی می‌تواند تا حد زیادی ۰.۶۵ تا ۲.۰۰۰.۰۰۰ سی سی متغیر باشد و ویسکوزیته در طیف وسیعی از دماها ثابت می‌ماند. پلیمرهای سیلیکونی همچنین به دلیل ویژگی‌های خاص پیوندهای شیمیایی بین سیلیکون و اکسیژن در زنجیره پلیمر، در مقایسه با برخی از پلیمرهای آلی پایداری حرارتی قابل توجهی (تا ۲۵۰ درجه سانتی گراد) از خود نشان می‌دهند.

سیلیکون‌ها به دلیل کشش سطحی بسیار کمی روی سطوح بسیار راحت پخش می‌شوند و در مقایسه با روغن‌های هیدروکربنی و معدنی مختلف، قابلیت تراکم بالایی دارند. پلیمرهای سیلوکسان دارای خواص دی الکتریک خوب و مقاومت قابل توجهی در برابر تنش برشی، پیری طبیعی، اکسیداسیون و هیدرولیز هستند.

فن‌آوری روغن‌ها
تعریف ​ روغن: هرگونه سیلوکسان پلیمریزه مایع با زنجیر جانبی ارگانیک.
اطلاعات کلی ​ سیلوکسان ، ستون فقرات پلیمری متشکل از اتم‌های سیلیکون و اکسیژن است (… Si − O − Si − O − Si…)

روغن: MW کم ، محدوده ای از چند صد تا چند صد هزار گرم بر مول

خواص معمولی روغن: مایع یا نیمه جامد.

روغن و صمغ هر دو مقاومت در برابر درجه حرارت بالا/پایین، مقاومت در برابر آب، ضد آب، سازگار با محیط زیست، عدم سمیت و غیره را به دست می آورند. بسیاری از آن‌ها به عنوان مواد اولیه لاستیک سیلیکون یا سایر محصولات استفاده می‌شوند.

قابلیت پردازش کلروسیلان به تقطیر و هیدرولیز به پیش پلیمر تا افزاینده زنجیره‌ای به انواع مختلف روغن
برنامه/محصولات نهایی ​ به عنوان مواد اولیه برای لاستیک سیلیکون یا سایر مواد. روغن‌های سیلیکون در درجه اول به عنوان روان‌کننده، روغن انتقال حرارت یا مایعات هیدرولیک استفاده می‌شوند.

فرمول روغن سیلیکون و انواع روغن سیلیکون

به با توجه به ساختار شیمیایی، سری روغن سیلیکون را می‌توان به روغن متیل سیلیکون، روغن اتیل سیلیکون، روغن فنیل سیلیکون، روغن سیلیکون حاوی متیل هیدروژن، روغن متیل فنیل سیلیکون، روغن متیل کلروفنیل سیلیکون، روغن متیل اتوکسی سیلیکون، متیل پروپیل سیلیکون، روغن متیل وینیل سیلیکون، روغن متیل هیدروکسیل سیلیکون، روغن سیلیکون حاوی اتیل هیدروژن، روغن سیلیکون حاوی هیدروکسیل هیدروژن، روغن سیلیکون حاوی سیانوژن و غیره تقسیم کرد.

از نظر کاربردها، روغن سیلیکون به عنوان پمپ انتشار، روغن هیدرولیک، روغن عایق، روغن انتقال حرارت، روغن ترمز و غیره کاربرد دارد.

روغن سیلیکون دارای مقاومت حرارتی عالی، عایق الکتریکی، مقاومت در برابر آب و هوا، آبگریزی، از نظر فیزیولوژیکی بی‌اثر و کشش سطحی کوچکتر است. علاوه بر این، دارای ضریب گرانروی و گرانروی کم، مقاومت در برابر فشرده‌سازی بالا است، برخی از انواع مختلف دارای عملکرد مقاومت در برابر تابش هستند.

کاربردهای روغن سیلیکون

روغن سیلیکون همچنین دارای خواص منحصر به فردی است که آن را برای طیف گسترده‌ای از برنامه های کاربردی اضافی مناسب می‌کند. این روغن بخاطر پایداری حرارتی آن در دمای بسیار گرم و سرد مشهور است. بر خلاف روغن بر پایه کربن، این روغن نیز مایع غیرقابل اشتعال است. این روغن بی‌بو و بی‌مزه است و اغلب به عنوان افزودنی به سایر مواد مایع استفاده می‌شود. خواص غیر سمی آن باعث می‌شود که هم برای مصارف غذایی و هم برای داروسازی استفاده شود.

استفاده در آزمایشگاه و مراکز درمانی

پایداری حرارتی فوق‌العاده روغن سیلیکون آن را برای استفاده در آزمایشگاه ایده‌آل می‌کند. اغلب در آزمایشهای طولانی در گرم کردن حمام استفاده می‌شود. خواص غیرقابل اشتعال آن باعث می‌شود در نزدیکی شعله‌های باز مشعل‌های آزمایشگاهی ایمن باشد. در مراکز درمانی از این روغن استریل برای جایگزینی مایع زجاجیه در جراحی‌های چشم استفاده می‌شود. این روغن همچنین روان‌کننده سرنگ و سایر ابزار پزشکی است.

کاربرد روغن سیلیکون در صنایع غذایی و دارویی

روغن سیلیکون همچنین دارای خواص منحصر به فرد ضد کف است و اغلب در صنایع خدمات غذایی استفاده می‌شود. رستوران ها اغلب مقدار کمی از آن را به سرخ کن اضافه می‌کنند تا از پاشیدن و کف شدن روغن‌های پخت و پز جلوگیری شود.

بسیاری از کارخانه‌های آبجوسازی نیز از این روغن در حین تقطیر، دم و تخمیر استفاده می‌کنند. افزودن مقدار کمی از این روغن به جلوگیری از کف زیاد کمک می‌کند. افزودن این روغن به مخلوط تأثیری بر طعم، بو و ایمنی محصول نهایی ندارد.

خواص ضد کف این روغن برای انواع خاصی از داروها نیز استفاده می‌شود. بسیاری از شرکت‌های دارویی از روغن سیلیکون به عنوان عنصر اصلی در داروهای ضد نفخ استفاده می‌کنند. ثابت شده است که این روغن در صورت مصرف خوراکی باعث کاهش گازهای اضافی در دستگاه گوارش می‌شود. همیشه از سیلیکون دارای گرید دارویی برای این داروها استفاده می‌شود.

منبع:

دلشاد دست مرد

دکتری شیمی دانشگاه صنعتی شریف - فعال در حوزه خرید و فروش مواد شیمیایی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
برای مشاوره تماس بگیرید