聚矽氧烷
提示：此條目的主題不是矽膠。聚矽氧烷[1][2]（IUPAC：polysiloxane）又稱聚矽氧[3]，舊稱矽酮[4][5]（silicone），後者音譯矽利康[6][7]，是由矽氧烷的重複單元組成的一大類聚合物，屬於矽氧聚合物而具有矽原子與氧原子交替鍵合主鏈。聚矽氧烷外觀通常呈無色油狀或類似橡膠狀，可用作密封料、黏合劑、潤滑劑，也有醫藥、炊具、隔熱和電氣絕緣等的用途。
聚矽氧烷的化學式 [-R2SiO-]n，R 為 甲基、苯基等有機基團；整體結構由無機矽氧鍵骨架（...—Si—O—Si—O—Si—O—...）和以共價鍵與矽原子結合的支鏈有機基團 R 組成；通過控制其骨架的長度、有機基團的種類和骨架的交聯，可得到具有不同性質的聚矽氧烷。從化學角度來看，聚矽氧烷並不尋常，因為它們具有無機主鏈骨架（僅由矽和氧組成），卻具有有機聚合物的特性，也展現了有機矽化學的主要應用之一。
聚矽氧烷的形態多樣，可以是液態的矽油[8]（silicone oil）、半固態的矽脂（silicone grease）或矽凝膠[9]（silicone gel），或是固態但具不同程度的柔軟性及彈性的矽橡膠[10]（silicone rubber），也可以是剛性的矽樹脂[11]（silicone resin）；但與矽膠（silica gel）成分、性質和用途都不同。
聚矽氧烷此命名並非指烷烴，而是指具有飽和矽氧骨架的結構，即矽氧烷（siloxane）的聚合物，而舊稱「矽酮」（silicone = silicon + -one）是一誤稱，因為最初被發現時，當時誤認為其氧原子是以這種「酮」的方式結合[12][13]。但是，矽酮此稱呼仍沿用至今，且其音譯「矽利康」已廣為使用[14][15]，不過口語稱的矽利康，常特指矽酮膠，而非聚矽氧烷這種材質。矽利康的臺灣話讀作 si-lí-khóng，其源自日語 シリコーン（sirikon）的發音。
聚矽氧烷樹脂[16][17]（polysiloxane resin[18]）是主鏈由矽氧結構單元構成、矽原子上帶有有機基團的樹脂，其有許多異名或簡稱，如：聚矽氧樹脂[19]、矽氧樹脂[20]、有機矽樹脂[21]、矽樹脂[22][23]等等。
聚矽醚（polysilylether[24][25]，poly(silyl ether)，PSE[26][27]）是一種主鏈上含有Si—O—C鍵的聚合物，無毒且具有較好的熱穩定性、較低的玻璃化轉變溫度、優異的低溫柔韌性、良好的加工性能、阻燃性能等，尤其是聚矽醚中Si—O—C鍵在酸或鹼性條件下能夠水解或醇解，使其成為可降解、可回收彈性體，在材料科學和有機化學領域具有廣闊的應用前景[28]。
性質
[編輯]聚矽氧烷最常見的種類為線性的聚二甲基矽氧烷（PDMS，一種矽油），次常見的是基於矽樹脂分子形態基於樹狀或籠狀矽氧鍵。
最有用的一些聚矽氧烷特性包括[29]：
- 矽橡膠配以適量的交聯劑、 固化劑、催化劑及增強填料等後，可硫化得到良好的彈性體，適用溫度區間大（-100～315 ℃），而且還耐氣候老化，室外使用壽命可達100～150年。[30]
- 儘管沒有親脂性，矽氧樹脂具有拒水性，可用作水密封
- 對氧氣，臭氧氣和陽光有很好的抗氧化能力
- 彈性
- 良好的電絕緣性，表面易受靜電影響累積灰塵
- 防沾黏
- 穩定低化學活性
- 無毒
- 透氣性：室溫下（25°C）聚矽氧烷對氣體例如氧氣的滲透能力是丁基橡膠大約400倍，使得聚矽氧烷在醫療方面非常有用。
- 伸展性，耐候，耐酒精佳
- 可在土壤和進行燃燒來分解
化學術語
[編輯]在英語中，聚矽氧烷或矽酮（silicone）經常與矽（silicon）混淆，儘管聚矽氧烷含有矽原子，但其骨架並不只由矽原子單獨組成，聚矽氧烷具有和單質矽完全不同的物理性質。
聚矽氧烷或矽酮的英文名稱 silicone 由酮（ketone）衍生而來。二甲基矽酮（dimethylsilicone）具有與丙酮（acetone）相似的分子式，從而被錯誤的推斷兩者具有相似的結構。類似的術語還有矽烷（silane），名稱由甲烷（methane）衍生而來。真正具有矽氧雙鍵的 "矽酮" 並不存在。聚矽氧烷（polysiloxane）由於其早期的錯誤推斷仍被稱為矽酮（silicone）。
使用
[編輯]-
聚矽氧烷填縫劑可被運用在基本的氣密與水密的密封膠 -
polydimethylsiloxane的化學結構（PDMS）。
.svg)
製模劑
[編輯]雙組分聚矽氧烷也被運用在創造橡膠模具，以生產澆灌樹脂、泡棉、橡膠以及低溫合金。由於大部分的材料並不會附著在塑模的聚矽氧烷上，一般其所製成的模具不太需要脫模劑或是表面處理。
密封膠在建築施工與維護上的應用
[編輯]單組分（one-part）聚矽氧烷一般應用在封閉縫隙、接口或是裂縫上，不論是專業型或是一般商用型都已被廣泛的運用。而單組分密封膠是藉由吸收大氣中的水分來凝固，這種特性有助於現場的專業施作。如欲達到平整的密閉表面，一般可使用遮蔽膠帶，甚者，許多專業的密封膠的施作人員常會配合使用木製的刮杓，這種手工製造並浸泡過稀釋的肥皂水的刮杓是一種相當理想的工具，而一般的居家用戶會運用濕的手指將玻璃壓條導入聚矽氧烷的填縫劑裡。
氨基甲酸酯（urethane）填縫劑也使用類似的方法，白色聚矽氧烷往往會在一段時間之後變黃。
聚矽氧烷橡膠的強度與可靠度在營造業裡也已被廣泛的認同。
由於任何些許的聚矽氧烷附著都會造成嚴重的漆料噴塗失敗，自動車身的製造廠以及噴塗廠必須防止任何聚矽氧烷的污染，因此供應商或是承包商常常被要求要簽署禁帶任何聚矽氧烷入場的同意書。
在配管與機動車領域，聚矽氧烷常被使用為潤滑劑，而車用火星塞的配線則常運用多層聚矽氧烷來做為隔絕，以避免因火花濺入相鄰的導線所引發的不發火，同時減少了因電磁干擾所造成的引擎管理電腦干擾。在配管領域，聚矽氧烷油常被應用在水龍頭或水管上的密封圈；在機動車領域，相較於其他的潤滑劑，由於聚矽氧烷油耐高溫及非水溶性的特質非常適合作為典型的煞車潤滑劑，並大大的降低了腐化煞車墊的情況。
生活用品
[編輯]
外用在人體的皮膚與頭髮上的化妝產品尚無毒性案例，但在整形外科植入人體已經發現有副作用。[31]矽樹脂在台灣衛生福利部食品藥物管理署被列為0.05g/kg劑量以下的食品添加物消泡劑。[32]在奶嘴、烤盤、杯子與保鮮盒等矽橡膠製品經過長期蒸煮使用後，表面可能遭到蝕刻或化學改性，分解產生塑膠微粒影響人體健康。[33][34]
參見
[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ 聚硅氧烷. 術語在線. 全國科學技術名詞審定委員會. （簡體中文）
- ^ 聚矽氧烷. 樂詞網. 國家教育研究院 （中文（臺灣））.
- ^ 聚矽氧. 樂詞網. 國家教育研究院 （中文（臺灣））.
- ^ 硅酮. 術語在線. 全國科學技術名詞審定委員會. （簡體中文）
- ^ 矽酮. 樂詞網. 國家教育研究院 （中文（臺灣））.
- ^ 高磊, et al. 多腔體柔性機械手指設計與彎曲變形研究. 遼寧石油化工大學學報, 2023, 43.5: 68.
- ^ 趙雪峰, et al. 基於矽膠型磁彈磨粒的雙磁碟磁力鈍化研究. 西北工業大學學報, 2021, 39.6: 1304-1311.
- ^ 硅油. 術語在線. 全國科學技術名詞審定委員會. （簡體中文）
- ^ 硅凝胶. 術語在線. 全國科學技術名詞審定委員會. （簡體中文）
- ^ 硅橡胶. 術語在線. 全國科學技術名詞審定委員會. （簡體中文）
- ^ 硅树脂. 術語在線. 全國科學技術名詞審定委員會. （簡體中文）
- ^ Pharmaceutical Polymers 2007. iSmithers Rapra Publishing. 2007: RA2-PP2. ISBN 9781847350176.
- ^ Roux, Marie Ange. Processing pharmaceutical polymers. Pharmaceutical Polymers 2007. Smithers Rapra. 2007: 28. ISBN 9781847350176.
- ^ 林世勝,鄒海生明.一種仿大理石紋的矽利康標牌製作方法:CN202211279634.6[P].CN115635696A[2026-02-27].
- ^ 模具硅胶(矽利康)-翻模用液体硅橡胶.
- ^ 王濟昌. 现代科学技术名词选编. 河南科學技術出版社. 2006: 317. ISBN 9787534934827.
- ^ 洪滿水,邱南飛,郭蓮燈,等.含羧基的聚矽氧烷樹脂的合成及其吸附性能的研究[J].離子交換與吸附, 1988(05):14-19.DOI:CNKI:SUN:LJYX.0.1988-05-002.
- ^ Mikhailova, Anna M., Moussa Tamboura, and Meng Qiu Jia. "Synthesis, characterization, and analyses of mechanical, adhesion, and thermal properties of polysiloxane resin modified with segmented polyurethane." Journal of Coatings Technology and Research 10.1 (2013): 97-108.
- ^ 高萌,黃震,何效凱,等.航空發動機用黑色耐高溫防護塗料的研製與應用[J].中國塗料, 2016(9):6.DOI:10.13531/j.cnki.china.coatings.2016.09.006.
- ^ 常明,武玉潔,張海燕,等.矽氧樹脂Si-O鍵伸縮振動模式ATR紅外光譜研究[J].材料導報, 2015, 29(16):5.DOI:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.16.015.
- ^ 吳宏博,丁新靜,於敬暉,等.有機矽樹脂的種類、性能及應用[J].纖維複合材料, 2006, 23(2):5.DOI:10.3969/j.issn.1003-6423.2006.02.017.
- ^ 硅树脂. 術語在線. 全國科學技術名詞審定委員會. （簡體中文）
- ^ 所俊,陳朝輝,韓衛敏,等.矽樹脂高溫轉化陶瓷結合層連接陶瓷材料[J].矽酸鹽學報, 2005, 33(003):386-390.DOI:10.3321/j.issn:0454-5648.2005.03.026.
- ^ Cheng, Chen, et al. "Polysilylether: a degradable polymer from biorenewable feedstocks." Angewandte Chemie 128.39 (2016): 12051-12055.
- ^ Issam, A. M., and M. Haris. "Synthesis, characterization and optical properties of novel nonlinear polysilylether." Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials 19.4 (2009): 454-458.
- ^ Zotov V, Vijjamarri S, Mousavi S-D, Du G. Poly(silyl ether)s as Degradable and Sustainable Materials: Synthesis and Applications. Molecules. 2024; 29(7):1498. https://doi.org/10.3390/molecules29071498
- ^ Metal-Free Synthesis of Poly(silyl ether)s under Ambient Conditions. Macromolecules 2019, 52, 5, 1993–1999
- ^ 孫雪玲,鄧玉媛,司薇薇,等.聚矽醚的合成反應研究進展[J].高分子通報, 2024, 37(9):1233-1242. [1]
- ^ 作者：啟傑·楊. 製造程序. 五南圖書出版股份有限公司, 1999. 1999 [2021-12-07]. ISBN 9789571117645. （原始內容存檔於2021-12-07） （中文（臺灣））.
- ^ 張晨旭, 毛大廈; ZHANG Chenxu, MAO Dasha. 球型Al2O3-AlN 颗粒复配填充型硅橡胶的制备及导热性能研究. 集成技術. 2021-01-26, 10 (1) [2023-11-18]. ISSN 2095-3135. doi:10.12146/j.issn.2095-3135.20201223001. （原始內容存檔於2023-11-18） （中文（中國大陸））.
- ^ 作者：羅怡情. 化粧品成分辭典. 聯經出版事業公司, 2005. 2005-06-22 [2021-12-07]. ISBN 9789570828610. （原始內容存檔於2021-12-07） （中文（臺灣））.
- ^ 食品添加物使用範圍及限量暨規格標準. [2021-12-07]. （原始內容存檔於2021-12-07） （中文（臺灣））.
- ^ 黃 嬿. 矽膠不保證安全,研究:蒸氣消毒奶嘴也會釋放微塑膠. 科技新報. 2021-11-30 [2021-12-07]. （原始內容存檔於2021-12-07） （中文（臺灣））.
- ^ 撰文者羅伯特．沃克. 「矽膠廚具」看起來跟塑膠沒兩樣,可以耐高溫嗎?科學家出來說真話了…. 良醫健康網. 2016-03-25 [2021-12-07]. （原始內容存檔於2021-12-07） （中文（臺灣））.
外部連結
[編輯]- NIRS Reactorwatch （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- ccnr.org （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Representative Ed Markey's Statements concerning flammable firestops
- Garden State EnviroNet Statement on NRC Silicone Foam Issues （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- USNRC Information Notice 88-56 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- Silicone Polymers（Virtual Chembook, Elmhurst College）
- Science of Silicone Polymers （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（Silicone Science On-line, Centre Européen des Silicones - CES）
- Silicon Chemistry （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（Silicone Chemistry Basics, Dow Corning）
- Injection Molding of Liquid Silicone Rubber （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（SIMTEC Silicone Parts LLC）
- Damp Proof Course Information
- 矽橡膠翻模教學 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
