Вас беспокоит безопасность силикона в вашей продукции? Вы задаетесь вопросом, содержит ли силикон ингредиенты, которые могут повлиять на его применение? В этой статье мы расскажем вам, из чего состоит силикон и как эти ингредиенты влияют на его свойства, чтобы помочь вам развеять эти сомнения.
Что такое силикон?
Силикон не изготавливается из пластика или латекса. Это синтетический полимерный материал, официально известный как полисилоксан. Силикон имеет основную цепь, состоящую из чередующихся атомов кремния и кислорода, к которым присоединены органические группы, такие как метильные и фенильные группы. Это делает силикон уникальным материалом, обладающим характеристиками как органических, так и неорганических химических веществ.
В зависимости от длины этих основных цепей, типов органических групп и степени сшивания между ними, силиконы могут существовать во многих формах. Силиконовый каучук, или силиконовый эластомер, является одной из наиболее распространенных форм силикона. Кроме того, он может также встречаться в жидкой форме или в виде более твердой силиконовой смолы.
Уникальная структура силикона наделяет его следующими характеристиками:
- Широкий диапазон допустимых температур: от 230°C до 60°C.
- Химически инертный
- Биосовместимость
- Электроизоляция
- Устойчивость к погодным условиям
Из чего сделан силикон?
Сам по себе силикон безопасен и биосовместим, но силиконовые материалы обычно содержат не только полисилоксаны. В процессе производства в силиконовый материал могут добавляться и другие химические вещества.
Сырье
Введение химических веществ начинается уже на стадии сырья. Кремнезем, метанол и вода являются основными сырьевыми материалами для производства силикона. Чистота кремнеземного материала существенно влияет на качество силикона. В промышленном производстве силикона обычно используется кварцевый песок. В отличие от обычного песка, который можно увидеть на пляже, кварцевый песок представляет собой высокочистый кремнезем, прошедший процессы удаления примесей и очистки.
Но даже после очистки кварцевый песок неизбежно содержит примеси. Для производства высококачественного силикона используется относительно чистый кварцевый песок. Кварцевый песок промышленного класса, ориентированный на экономичность, может содержать больше железосодержащих минералов или таких элементов, как алюминий и калий, что может негативно сказаться на качестве.
Промежуточные продукты (D4, D5, D6)
После первоначального нагревания кварцевого песка для отделения кремния он подвергается гидролизу и полимеризации., вулканизация, и формование для получения известного нам силикона. В ходе этого процесса образуются промежуточные продукты, такие как D4, D5 и D6. Причина, по которой эти промежуточные продукты упоминаются отдельно, заключается в том, что они могут оставаться в готовом продукте, а производство промежуточных продуктов D4, D5 и D6 подлежит строгому регулированию.
Исследования показали, что эти три промежуточных продукта представляют опасность накопления в организмах и вызывают стойкую токсичность. Хуже того, они летучи, и при избыточном содержании в силиконе они могут медленно выходить наружу.
Однако вам не стоит беспокоиться о безопасности высококачественного силикона. В ЕС уже установлены правила для него, включая его в список химических веществ, подлежащих тестированию в силиконе для косметического, пищевого и других применений. Производители обязаны контролировать его содержание на очень низком уровне.
Вулканизирующее средство
Еще один этап обработки, неизбежно приводящий к появлению примесей, — это вулканизация. В процессе вулканизации сырье для производства силикона смешивается с вулканизирующими агентами, наполнителями, пигментами, добавками и т. д., в конечном итоге образуя эластомер определенной прочности. На этом этапе вулканизирующие агенты и побочные продукты вулканизации смешиваются с силиконом.
В основном, для вулканизации силикона используются три метода: перекисная вулканизация, платиновая вулканизация и конденсационная вулканизация. Их основные характеристики следующие.
| Характеристики | Перекисная вулканизация | Платиновая вулканизация | Конденсационная вулканизация |
| Вулканизирующее средство | перекись | платиновый катализатор | оловоорганические соединения |
| Токсичность вулканизирующих агентов | токсичный | безвредный | токсичный
|
| Потенциал образования токсичных побочных продуктов | Да | Нет | Да |
| Запах | “Резиновый” запах
| без запаха
| раздражающий запах
|
| Расходы | дешевый | дорогой | умеренный |
| Области применения | обычный силикон | пищевой силикон медицинский силикон | силиконовый герметик |
Платиновая вулканизация является основным методом вулканизации жидкого силиконового каучука (LSR), разновидности силиконового каучука, используемого в пищевой и медицинской промышленности. Даже если остаются остатки платинового катализатора, они безвредны для организма человека и не образуют вредных побочных продуктов, что соответствует требованиям безопасности.
Если вы хотите приобрести более безопасный силикон, лучше выбрать тот, который был вулканизирован с использованием платинового катализатора.
В отличие от этого, силиконовая резина, отверждаемая пероксидами и оловоорганическими соединениями, обычно имеет запах, что является ключевым отличием высококачественной силиконовой резины от обычной. В процессе каталитической обработки также образуются побочные продукты, такие как кислоты и спирты, вредные для организма человека. За исключением вторичной сульфидизации, они обычно используются в силиконовах промышленного класса.
Наполнитель
Помимо остаточных вулканизирующих агентов, производители также активно вводят наполнители для улучшения свойств силикона. Наиболее важным наполнителем силиконовой резины является диоксид кремния.
Кремнезем, используемый в качестве наполнителя, отличается от кварцевого песка, являющегося сырьем, тем, что представляет собой более мелкий наноматериал. Иногда его также называют “белой сажей”. Добавление кремнезема к силикону превращает его из материала с крайне низкой прочностью в гибкий, но относительно прочный эластомер.
Можно сказать, что кремнеземный наполнитель незаменим в силиконовых материалах. Без него силикон не может обладать износостойкостью, прочностью на растяжение и прочностью на разрыв, которые обеспечивают его широкое применение в различных областях.
В зависимости от метода синтеза, кремнеземный наполнитель, добавляемый в силикон, можно классифицировать на пирогенный кремнезем и осажденный кремнезем.
Пирогенный диоксид кремния (пирогенный диоксид кремния)
Пирогенный кремнезем, или диоксид кремния, — это тип кремнезема, образующийся в пламени. Его частицы чрезвычайно малы, их размер составляет менее 50 нм, что придает ему очень рыхлую текстуру.
Из-за особенностей производственного процесса это относительно дорого, но значительно улучшает механические свойства силикона. Зачастую для эффективного повышения твердости силикона достаточно добавить лишь небольшое количество.
Более того, благодаря очень малому размеру частиц, силикон с добавлением осажденного диоксида кремния сохраняет высокую прозрачность. В высококачественных силиконах осажденный диоксид кремния используется в качестве наполнителя практически исключительно.
Осажденный диоксид кремния
Процесс производства осажденного диоксида кремния определяет его более низкую цену. Осажденный диоксид кремния образуется в водном растворе, подвергается промывке, сушке и измельчению до состояния порошка.
Частицы осажденного диоксида кремния крупнее, чем частицы пирогенного диоксида кремния, их диаметр составляет около 5-100 нм. Больший размер частиц делает его менее эффективным в повышении прочности силикона, чем пирогенный диоксид кремния. Однако осажденный диоксид кремния является экономически выгодным вариантом и подходит для обычных применений силикона.
Другие добавки
Для контроля степени сцепления между кремнеземным наполнителем и силиконом в силикон часто добавляют структурные добавки. В процессе производства обычного силикона используется гексаметилсилазан, в то время как в медицинских и пищевых силиконах в качестве структурной добавки используется более стабильное и безопасное гидроксисиликоновое масло.
Кроме того, существует множество добавок, используемых для улучшения или изменения определенных свойств силикона. Их специфическое воздействие на силикон следующее.
Как состав силикона влияет на производительность и области применения
Проводящий силикон
Силикон обладает высокой диэлектрической постоянной и часто используется в качестве электроизоляционного материала. Сажа и серебряный порошок могут сделать силикон проводящим, поэтому их добавляют в проводящий силикон. В то же время сажа также снижает склонность силикона к растрескиванию под воздействием внешних сил.
Благодаря своим проводящим свойствам, силикон можно использовать для изготовления кнопок дистанционного управления и экранирующих прокладок от электромагнитных помех.
Огнестойкий силикон
Тригидрат оксида алюминия — это огнезащитное вещество и компонент силиконовых герметиков, используемых для защиты от огня и дыма. При воздействии высоких температур он образует воду, предотвращая распространение огня.
Термопроводящий силикон
Для улучшения теплопроводности силикона, используемого в теплоотводящих прокладках, в него добавляют наполнители, такие как нитрид бора. Это помогает силикону лучше отводить тепло от компонентов, требующих теплоотвода, ускоряя процесс охлаждения.
Силикон с повышенной устойчивостью к атмосферным воздействиям
Диоксид титана делает силикон более стабильным и долговечным под воздействием солнечного света, что, несомненно, важно для наружных работ, часто подвергающихся воздействию ультрафиолетовых лучей. Добавление диоксида титана также снижает склонность силикона к пожелтению, замедляя процесс его старения.
Наполнители используются для повышения механической прочности силикона.
Тальк
В промышленном секторе тальк является широко используемым наполнителем. Его химический состав — природный гидратированный силикат магния, что позволяет снизить затраты, минимизируя при этом необратимые изменения формы силикона после его сжатия.
Возможно, вы слышали о его плохой репутации. Тальк может содержать асбест, канцерогенное вещество, поэтому промышленный тальк ни в коем случае не должен использоваться в стандартном медицинском и пищевом силиконе.
Стекловолокно
Стекловолокно может улучшить механическую прочность силикона, сделав его более устойчивым к растяжению и ударам, но оно также влияет на эластичность силикона, делая его менее гибким. Оно используется в некоторых силиконовых уплотнителях, требующих большей прочности.
Карбонат кальция
Подобно тальку, наполнитель из карбоната кальция также может снизить себестоимость производства силикона. Его влияние на улучшение характеристик силикона минимально. В низкокачественных силиконах его содержание может быть относительно высоким.
Стоит отметить, что большее количество наполнителя не всегда означает лучшее качество. Правильное количество наполнителя и добавок может улучшить характеристики силикона, но избыток наполнителя может повлиять на прозрачность, гибкость и другие свойства силикона.
Пищевой силикон
Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) и другие ведомства установили строгие требования к безопасности пищевого силикона. Пищевой силикон должен быть нетоксичным и стабильным, а также не должен выделять вредные химические вещества в определенном температурном диапазоне.
Многие промышленные наполнители нельзя добавлять в пищевой силикон. В качестве альтернативы в пищевом силиконе используются более безопасные и стабильные наполнители и добавки. За исключением платиновых катализаторов и осажденного диоксида кремния, наиболее изменчивой добавкой в пищевом силиконе являются красители.
Пигменты, контактирующие с пищевыми продуктами
В пищевом силиконе не используются промышленные пигменты, которые могут содержать тяжелые металлы, а вместо этого применяются неорганические пигменты, пригодные для контакта с пищевыми продуктами, такие как оксид железа и диоксид титана. Они были выбраны из-за своей стабильности, особенно в условиях высокотемпературного запекания. Вам не нужно беспокоиться о том, что ваши цветные силиконовые столовые приборы выцветут от горячего супа. Кроме того, они редко вступают в реакцию с химическими веществами в пище.
Улучшение Aдобавки
Некоторые из добавок, упомянутых ранее в разделе о промышленных силиконовых добавках, также могут использоваться для улучшения свойств пищевого силикона после определенной обработки. Пищевой оксид алюминия и нитрид бора могут повысить теплопроводность силиконовых ковриков для выпечки.
Aантибактериальный Aджентльмен
Поскольку производство продуктов питания требует более высоких стандартов гигиены, в некоторые пищевые силиконовые изделия добавляют антибактериальные агенты, такие как ионы серебра. Небольшие количества ионов серебра безвредны для организма, что делает их безопасной добавкой. Создавая лучшие гигиенические условия, антибактериальные продукты, соответствующие стандартам безопасности, фактически повышают безопасность производства продуктов питания.
Медицинский силикон
В связи со строгими требованиями безопасности, медицинский силикон редко содержит дополнительные наполнители или добавки. Дымчатый диоксид кремния в медицинском силиконе должен соответствовать требованиям USP и пройти ряд медицинских испытаний на безопасность. Благодаря своему профилю безопасности, платиновый силиконовый каучук является основным методом отверждения силикона, используемого в медицинских целях.
Bариум Sсульфат
Поскольку для некоторых силиконовых инструментов требуется рентгеновское исследование, в силикон добавляют сульфат бария в качестве компонента для повышения его плотности. Эта добавка проходит строгие испытания перед официальным использованием, что гарантирует ее безопасность.
Aантибактериальный Aджентльмен
Подобно пищевому силикону, некоторые медицинские силиконовые материалы также содержат ионы серебра, обладающие антибактериальными свойствами. Разница заключается в том, что медицинский силикон с добавлением ионов серебра должен пройти тесты на цитотоксичность и раздражающее действие.
Безопасен ли силикон?
Если речь идёт о пищевом и медицинском силиконе и изделиях из него, то они безопасны при условии прохождения сертификации безопасности и надлежащего использования. Промышленный силикон, из-за особенностей процесса производства и содержащихся в нём добавок, не может гарантировать безопасность для организма.
Высококачественные силиконовые изделия, соответствующие стандартам, не содержат токсичных химических веществ, таких как БФА и фталаты. Их безопасность гарантируется не только присущей им стабильностью, но и национальными нормативными актами.
Для пищевого силикона это может быть стандарт FDA 21 CFR Part 177.2600 или более строгий стандарт LFGB. Медицинский силикон должен соответствовать стандартам USP Class VI, ISO 10993, ISO 13485 и пройти ряд испытаний.
Если вы хотите узнать больше о безопасности силикона, пожалуйста, прочтите следующее: Токсичен ли силикон: руководство по безопасности при работе с силиконом..
Часто задаваемые вопросы
Можно ли изготовить силиконовый фиксатор по индивидуальному заказу с учетом конкретных требований или формул?
Некоторые производители предлагают разработку силиконовых составов по индивидуальному заказу, хотя обычно существует минимальный объем заказа. Вы можете предоставить существующую формулу напрямую или указать конкретные требования для индивидуальной настройки. Профессиональная команда разработчиков сначала проведет эксперименты с составами, исходя из ваших потребностей, а затем отправит образцы на тестирование.
В число настраиваемых компонентов входят пигменты для подбора цвета, наполнители и добавки для улучшения или изменения проводимости и прозрачности, а также компоненты, влияющие на время отверждения силиконового герметика.
Как я могу убедиться в безопасности приобретенного мной силикона?
Во-первых, при покупке силиконового изделия, пожалуйста, убедитесь, что оно соответствует стандартам FDA, USP и другим стандартам.
После получения товара вы можете сначала понюхать его, чтобы убедиться в отсутствии запаха. Пищевой и медицинский силикон, поскольку при его изготовлении используется платиновая вулканизация, обычно не имеет запаха.
Также можно наблюдать прозрачность силикона после его растяжения. Силикон, содержащий большое количество некачественных наполнителей, силикон на основе осажденного диоксида кремния и силикон без структурных стабилизаторов, как правило, обладают низкой прозрачностью и становятся белыми.
Почему в пищевом силиконе не используются съедобные пигменты, такие как Allura Red?
В пищевых силиконовых герметиках пищевые синтетические органические пигменты, такие как Allura Red, не являются безопасными добавками. Во-первых, нормативные акты запрещают использование этих пигментов в пищевых силиконовых герметиках.
Во-вторых, пищевой класс не означает съедобность. Пищевые силиконовые изделия чаще используются в выпечке и пищевой промышленности. Краситель Allura Red, который растекается, неприемлем для силикона, в котором внутренние химические вещества не должны выделяться при высоких температурах. Более того, процесс растекания красителя неконтролируем, и чрезмерное количество пищевых пигментов может быть вредным.
Расплавится ли силиконовая резина при нагревании, как пластик?
В отличие от пластика, силикон на самом деле не плавится, но при воздействии чрезмерно высоких температур он быстро стареет и разлагается. Можно заметить, что при перегреве его поверхность стареет и желтеет, или даже обугливается и чернеет, а также изменяется его твердость. Пока вы используете сертифицированные силиконовые изделия в пределах указанного температурного диапазона, вам не нужно беспокоиться об этих проблемах.
Читать Температура плавления силикона: подробное руководство. чтобы узнать больше.
Является ли силикон экологически чистым материалом?
По сравнению с такими материалами, как пластик, которые производят микропластик, Несомненно, силикон — это экологически чистый материал.
Хотя производство силикона действительно потребляет значительное количество энергии, и он трудно разлагается в естественной среде, использование прочных силиконовых изделий может значительно сократить использование одноразовых материалов и пластика. Кроме того, силикон не выделяет микропластик — мельчайшие частицы, очень вредные для окружающей среды. И его можно перерабатывать на специализированных предприятиях по переработке.
Какие существуют виды силиконовой резины?
- Высокотемпературная вулканизирующаяся силиконовая резина (ВТВ): тип силиконовой резины, обычно продаваемый в виде листов или блоков, для отверждения и формования которого требуются высокие температуры. Благодаря своим хорошим механическим свойствам, она часто используется для изготовления уплотнительных колец и прокладок.
- Вулканизирующийся при комнатной температуре силиконовый каучук (RTV): силиконовый каучук, продаваемый в виде вязкой жидкости, которая легко затвердевает при комнатной температуре и является основным компонентом силиконовых герметиков.
- Жидкий силиконовый каучук (LSR)Известный своей безопасностью, этот материал благодаря превосходной текучести подходит для использования в высокоточных изделиях.
Здесь представлена более подробная информация о различных типах силиконовой резины: Простое руководство по типам и областям применения силиконовой резины.
Заключительные мысли
Стабильная и эффективная формула — гарантия высокого качества силиконовых изделий. Легенсилико Мы предлагаем более подробную информацию и комплексные решения в области силиконовых материалов, производя широкий ассортимент высококачественной продукции — от промышленного до медицинского силикона. Наша профессиональная команда оценит целесообразность вашего индивидуального проекта и предоставит полный спектр услуг — от первоначальных эскизов до конечного продукта. Действуйте прямо сейчас, чтобы удовлетворить ваши потребности!
