Полидиметилсилоксан

 CAS : 9016-00-6

Synonyms:
Polydimethylsiloxane ; PDMS; Poly(dimethylsiloxane), dimethylpolysiloxane, dimethylsilicone fluid,; dimethylsilicone oil; dimethicone; INS No. 900a ; 9006-65-9; DIMETHYL POLYSILOXANE; DIMETHYLPOLYSILOXANE; POLY(DIMETHYLSILOXANE); POLYDIMETHYLSILOXANE; OCTAMETHYLTRISILOXANE; Polydimethylsiloksane ; 107-51-7; DIMETHICONE; Trisiloxane, octamethyl-; Dimeticone; Poly(dimethylsiloxane); Dimethicones; Dimethicone 350; 1,1,1,3,3,5,5,5-Octamethyltrisiloxane; Sentry Dimethicone; dimeticonum; Dimeticona; Polysilane; Viscasil 5M; dimethyl-bis(trimethylsilyloxy)silane; UNII-9G1ZW13R0G; Mirasil DM 20; CCRIS 3198; 63148-62-9; Dow Corning 1664; Belsil DM 1000; Dimeticonum [INN-Latin]; EINECS 203-497-4; Dimeticona [INN-Spanish]; Dimethicone 350 [USAN]; 9G1ZW13R0G; CCRIS 3957; CHEBI:9147; HSDB 1808; Trisiloxane,; 1,1,1,3,3,5,5,5-octamethyl-; Dimethylbis(trimethylsilyloxy)silane; Dimethyl polysiloxane, bis(trimethylsilyl)-terminated; MFCD00084411; DC 1664; Dimethyl polysiloxane, dimethyl-terminated; alpha-(Trimethylsilyl)-omega-methylpoly(oxy(dimethylsilylene)); Poly(oxy(dimethylsilylene)), alpha-(trimethylsilyl)-omega-methyl-; MFCD00134211; Ophtasiloxane; Silicone oil; Dimethylbis(trimethylsiloxy)silane; Dimeticone [INN]; Dimethicone 1000; octamethyl-trisiloxane; PDMS; Pentamethyl;(trimethylsilyloxy)disiloxane; dimethicone macromolecule; TYU5GP6XGE; UNII-TYU5GP6XGE; Dimethicone [USAN:NF]; UNII-H8YMB5QY0D; Dimethicone [USAN:BAN];Poly dimethyl siloxane ; Polydimethyl siloxane ; Poly dimethyl siloxan ; Polydimethyl siloxan ;  Polidimetilsiloksan; Polydimetilsiloksan; Polidimetil siloksan; Poli dimetil siloksan

Полидиметилсилоксан

Полидиметилсилоксан принадлежит к группе полимерных кремнийорганических соединений, которые обычно называют силиконами. Полидиметилсилоксан является наиболее широко используемым органическим полимером на основе кремния благодаря его универсальности и свойствам, которые позволяют находить множество применений.

Механические свойства полидиметилсилоксана позволяют этому полимеру адаптироваться к различным поверхностям. Поскольку на эти свойства влияет множество факторов, этот уникальный полимер относительно легко настроить. Это позволяет полидиметилсилоксану стать хорошим субстратом, который можно легко интегрировать в различные микрофлюидные и микроэлектромеханические системы. [5] [6] В частности, определение механических свойств может быть принято до отверждения полидиметилсилоксана; неотвержденная версия позволяет пользователю использовать бесчисленные возможности для получения желаемого эластомера. Как правило, сшитая отвержденная версия полидиметилсилоксана напоминает каучук в затвердевшей форме. Широко известно, что он легко растягивается, сгибается, сжимается во всех направлениях [7]. В зависимости от приложения и поля пользователь может настроить свойства в зависимости от того, что требуется.

Ткань встроена в PDMS. Этот метод позволяет пользователю сохранить тонкий слой полидиметилсилоксана в качестве подложки, достигая при этом более высокой жесткости за счет введения арматуры.

Линейная зависимость в полидиметилсилоксане Sylgard 184 между температурой отверждения и модулем Юнга
В целом полидиметилсилоксан имеет низкий модуль упругости, что позволяет ему легко деформироваться и приводит к поведению каучука. Вязкоупругие свойства полидиметилсилоксана 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 полидиметилсилоксана варьируется в зависимости от условий приготовления и, следовательно, резко изменяется в диапазоне от 100 кПа до 3 МПа. Тангенс угла потерь очень низкий (tan δ 0,001). [10]

Химическая совместимость
Полидиметилсилоксан гидрофобен. [6] Плазменное окисление можно использовать для изменения химического состава поверхности, добавляя к поверхности силанольные (SiOH) группы. Для этого подойдут плазма атмосферного воздуха и плазма аргона. Эта обработка делает поверхность полидиметилсилоксана 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. [11] 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. [12]

Твердые образцы полидиметилсилоксана (с окисленной поверхностью или без нее) не позволяют водным растворителям проникать в материал и набухать. Таким образом, полидиметилсилоксановые структуры можно использовать в сочетании с водными и спиртовыми растворителями без деформации материала. Однако большинство органических растворителей диффундируют в материал и вызывают его набухание. [6] Несмотря на это, некоторые органические растворители приводят к достаточно небольшому набуханию, чтобы их можно было использовать с PDMS, например, в каналах полидиметилсилоксановых микрофлюидных устройств. Степень набухания примерно обратно пропорциональна параметру растворимости растворителя. Диизопропиламин в наибольшей степени набухает полидиметилсилоксан; растворители, такие как хлороформ, эфир и ТГФ, сильно разбухают. Растворители, такие как ацетон, 1-пропанол и пиридин, в небольшой степени набухают. Спирты и полярные растворители, такие как метанол, глицерин и вода, не вызывают заметного набухания материала [13].

Приложения
Поверхностно-активные вещества и пеногасители
Полидиметилсилоксан - обычное поверхностно-активное вещество и компонент пеногасителей. [14] PDMS в модифицированной форме используется как пенетрант гербицида [15] и является важным ингредиентом в водоотталкивающих покрытиях, таких как Rain-X. [16]

Гидравлические жидкости и связанные с ними области применения
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 различий в эффективности, вызванных заправляемым весом или нестандартным давлением.

Мягкая литография
Полидиметилсилоксан обычно используется в качестве смолы для штампа в процедуре мягкой литографии, что делает его одним из наиболее распространенных материалов, используемых для доставки потока в микрожидкостных микросхемах [17]. 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.
В биомедицинских (или биологических) микроэлектромеханических системах (био-МЭМС) мягкая литография широко используется для микрофлюидики как в органическом, так и в неорганическом контексте. Кремниевые пластины используются для создания каналов, и затем полидиметилсилоксан заливается на эти пластины и оставляется для затвердевания. После удаления даже самые мелкие детали остаются отпечатанными в PDMS. С этим конкретным полидиметилсилоксановым блоком 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 полидиметилсилоксана (обработанная плазмой, теперь гидрофильная сторона с отпечатками). Когда 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. [5] Полидиметилсилоксан может быть сшит в сетки и является обычно используемой системой для изучения эластичности полимерных сеток. [Требуется цитата] Полидиметилсилоксан может быть непосредственно структурирован литографией с поверхностным зарядом. [19]

Полидиметилсилоксан используется в производстве синтетических адгезионных сухих адгезионных материалов для гекконов, на сегодняшний день только в количествах для лабораторных испытаний. [20]

Некоторые исследователи гибкой электроники используют полидиметилсилоксан из-за его низкой стоимости, простоты изготовления, гибкости и оптической прозрачности. [21]

Стереолитография
При трехмерной печати со стереолитографией (SLA) 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 полидиметилсилоксана на дне резервуара способствует этому процессу, поглощая кислород: присутствие кислорода рядом со смолой предотвращает его прилипание к PDMS, а оптически чистый полидиметилсилоксан позволяет проецируемому изображению проходить через смолу без искажений.

Медицина и косметика
Активированный диметикон, смесь полидиметилсилоксана и диоксида кремния (иногда называемого симетиконом), часто используется в безрецептурных лекарствах в качестве противовспенивающего и ветрогонного средства. [22] [23] По крайней мере, он был предложен для использования в контактных линзах. [24]

Силиконовые грудные имплантаты изготавливаются из оболочки полидиметилсилоксанового эластомера, в которую добавлен коллоидный аморфный диоксид кремния, покрывающий полидиметилсилоксановый гель или физиологический раствор. [25]

Кроме того, полидиметилсилоксан полезен для лечения вшей и блох из-за его способности улавливать насекомых. [26] Он также действует как увлажняющий крем, который легче и более дышащий, чем обычные масла.

Кожа
Полидиметилсилоксан также по-разному используется в косметической промышленности и производстве потребительских товаров. Например, полидиметилсилоксан можно использовать для лечения головных вшей на коже головы [26], а диметикон широко используется в увлажняющих лосьонах, где он указан в качестве активного ингредиента, цель которого - «защита кожи». В некоторых косметических составах 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 составах» [27].

Волосы
Полидиметилсилоксановые соединения, такие как амодиметикон, являются эффективными кондиционерами, если они состоят из мелких частиц и растворимы в воде или спирте / действуют как поверхностно-активные вещества [28] [29] (особенно для поврежденных волос [30]), и даже в большей степени кондиционируют волосы, чем обычные диметикон и / или сополиолы диметикона. [31]

Контактные линзы
Предлагаемое использование полидиметилсилоксана - чистка контактных линз. Его физические свойства - низкий модуль упругости и гидрофобность - использовались для очистки поверхностей контактных линз от микро- и нано-загрязнителей более эффективно, чем универсальный раствор и трение пальцами; исследователи называют эту технику PoPPR (удаление полимерных загрязнений) и отмечают, что она очень эффективна при удалении нанопластика, приставшего к линзам. [32]

Лечение блох для домашних животных
Диметикон - активный ингредиент жидкости, наносимой на шею кошки или собаки из маленькой одноразовой пипетки. Паразит оказывается в ловушке и обездвиживается в веществе, тем самым нарушая жизненный цикл насекомого.

Еда
Полидиметилсилоксан добавляют во многие кулинарные масла (в качестве противопенного агента), чтобы предотвратить разбрызгивание масла в процессе приготовления. В результате этого полидиметилсилоксан в следовых количествах можно найти во многих продуктах быстрого питания, таких как McDonald's.
Куриные макнаггетсы, картофель фри, картофельные оладьи, молочные коктейли и смузи [33] и картофель фри Венди [34].

Согласно европейским нормам о пищевых добавках, он указан как E900.

Смазка для презерватива
Полидиметилсилоксан широко используется в качестве смазки для презервативов. [35] [36]

Бытовое и нишевое использование
Многие люди косвенно знакомы с полидиметилсилоксаном, потому что он является важным компонентом Silly Putty, которому полидиметилсилоксан придает характерные вязкоупругие свойства [37]. Еще одна игрушка, в которой используется полидиметилсилоксан, - это Kinetic Sand. Также хорошо известны резиновые силиконовые герметики с запахом уксуса, клеи и герметики для аквариумов. Полидиметилсилоксан также используется в качестве компонента в силиконовой смазке и других смазках на основе силикона, а также в пеногасителях, смазках для форм, демпфирующих жидкостях, теплоносителях, полиролях, косметике, кондиционерах для волос и других применениях. Полидиметилсилоксан также использовался в качестве наполнителя грудных имплантатов.

Его можно использовать в качестве сорбента для анализа свободного пространства (анализ растворенных газов) пищевых продуктов. [38]