أولاً تعريف الأورجانوسيليكون

يشير مصطلح الأورجانوسيليكون، المعروف أيضًا باسم مركبات الأورجانوسيليكون، إلى المركبات التي تحتوي على روابط Si-C، مع وجود مجموعة عضوية واحدة على الأقل مرتبطة مباشرة بذرة السيليكون. تقليديًا، تُعتبر المركبات التي ترتبط فيها المجموعة العضوية بذرة السيليكون من خلال الأكسجين أو الكبريت أو النيتروجين وما إلى ذلك، مركبات أورجانوسيليكون أيضًا. من بين هذه المركبات، تعد البوليسيلوكسانات، التي تتكون من رابطة السيليكون والأكسجين (-Si-O-Si-) كبنية أساسية، أكثر أنواع مركبات الأورجانوسيليكون عددًا، وأكثرها دراسة على نطاق واسع، وأكثرها تطبيقًا على نطاق واسع، حيث تمثل أكثر من 90٪ من إجمالي الاستخدام.

تتميز مواد الأورجانوسيليكون بهيكل فريد:
(1) عدد كافٍ من مجموعات الميثيل على ذرة Si يحمي سلسلة البوليسيلوكسان الرئيسية عالية الطاقة؛
(2) عدم قطبية C-H تجعل قوة التفاعل بين الجزيئات ضعيفة جدًا؛
(3) رابطة Si-O طويلة نسبيًا، وزاوية رابطة Si-O-Si كبيرة.
(4) رابطة Si-O هي رابطة تساهمية ذات خصائص رابطة أيونية بنسبة 50٪ (الروابط التساهمية لها اتجاهية، بينما الروابط الأيونية لا تمتلك اتجاهية).

ثانياً المنتجات الرئيسية الأربعة السائدة للأورجانوسيليكون هي:

1. راتنج السيليكون

راتنج السيليكون هو هيكل شبكي متشابك للغاية من بولي أورجانوسيلوكسان. يتم الحصول عليه عادةً عن طريق تحليل مائي لمزيج من ميثيل ثلاثي كلورو سيليلان، ثنائي ميثيل ثنائي كلورو سيليلان، فينيل ثلاثي كلورو سيليلان، ثنائي فينيل ثنائي كلورو سيليلان، أو ميثيل فينيل ثنائي كلورو سيليلان في مذيب عضوي مثل التولوين في درجة حرارة منخفضة. تكون نواتج التحلل المائي الأولية عبارة عن مزيج من البوليمرات الحلقية والخطية والمتشابكة، وعادةً ما تحتوي على كمية كبيرة من مجموعات الهيدروكسيل. بعد غسل الحمض بالماء، يتم تكثيف بوليمر التكثيف الأولي المحايد بشكل أكبر عن طريق الأكسدة الحرارية في الهواء أو في وجود عامل حفاز، مما يؤدي في النهاية إلى تكوين هيكل شبكي ثلاثي الأبعاد متشابك للغاية.

راتنج السيليكون هو بلاستيك حراري. إحدى أهم خصائصه هي ثباته الممتاز للأكسدة الحرارية. بعد التسخين عند 250 درجة مئوية لمدة 24 ساعة، يكون فقدان وزن راتنج السيليكون 2～8٪ فقط. خاصية بارزة أخرى لراتنج السيليكون هي أدائه الممتاز في العزل الكهربائي، والذي يحافظ على أدائه الجيد في العزل على نطاق واسع من درجات الحرارة والترددات.
نظراً للخصائص المذكورة أعلاه، تُستخدم راتنجات الأورجانوسيليكون بشكل رئيسي كورنيشات عازلة (بما في ذلك الورنيشات الشفافة والورنيشات الخزفية والورنيشات الملونة والورنيشات المشربة وما إلى ذلك) لتشريب ملفات المحركات والمحولات من فئة H، ولتشريب قماش الزجاج والألياف الزجاجية وقماش الأسبستوس لإنتاج أكمام المحركات وملفات العزل الكهربائي. يمكن صنع مواد عازلة من صفائح الميكا ذات مساحة كبيرة عن طريق ربط الميكا بورنيش عازل من الأورجانوسيليكون واستخدامها كعزل رئيسي للمحركات عالية الجهد. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا استخدام راتنجات السيليكون كطلاءات مقاومة للحرارة ومقاومة للعوامل الجوية ومقاومة للتآكل، وطلاءات واقية للمعادن، وطلاءات مقاومة للماء والرطوبة لمشاريع البناء، ووسائل إطلاق القوالب، ولواصق، ويمكن معالجتها كذلك إلى بلاستيك سيليكوني. وتستخدم في صناعات الإلكترونيات والكهرباء والدفاع الوطني كمواد تغليف أشباه الموصلات ومواد عازلة للمكونات الإلكترونية والكهربائية.

يمكن تصنيف راتنجات السيليكون على نطاق واسع إلى ورنيشات عازلة من السيليكون، وطلاءات سيليكون، وبلاستيكات سيليكون، ولواصق سيليكون، بناءً على تطبيقاتها الرئيسية وطرق التشابك.

2. المطاط السيليكوني

يشير المطاط السيليكوني إلى المطاط الذي تتكون سلسلته الرئيسية من ذرات السيليكون والأكسجين المتناوبة، مع ذرات السيليكون المرتبطة عادةً بمجموعتين عضويتين. يتكون المطاط السيليكوني العادي بشكل أساسي من سلاسل سيليكون تحتوي على ميثيل وكمية صغيرة من الفينيل. يمكن أن يؤدي إدخال الفينيل إلى تحسين مقاومة درجات الحرارة العالية والمنخفضة للمطاط السيليكوني، ويمكن أن يؤدي إدخال ثلاثي فلورو بروبيل وسيانو إلى تحسين مقاومة درجة الحرارة ومقاومة الزيت للمطاط السيليكوني. يعتبر المطاط السيليكوني أحد المنتجات المهمة لبوليمرات الأورجانوسيليكون ويستخدم على نطاق واسع نظرًا لمقاومته الممتازة لدرجات الحرارة العالية والمنخفضة. ينقسم المطاط السيليكوني بشكل رئيسي إلى مطاط سيليكوني عالي الحرارة مختلط ومطاط سيليكوني مُبركن في درجة حرارة الغرفة، وهلام سيليكوني، ومطاط سيليكوني رغوي.
 
3. أحادي السيليكون

يوجد العديد من منتجات السيليكون، مع عشرات الآلاف من الدرجات والعلامات التجارية، وأكثر من 5000 منتج شائع الاستخدام. ومع ذلك، فإن المواد الخام الرئيسية هي عدد قليل من المونومرات، خاصة ثنائي ميثيل ثنائي كلورو سيليلان، الذي يمثل أكثر من 90٪ من جميع المونومرات. يلي ذلك فينيل كلورو سيليلان.
سيليلان، ثلاثي ميثيل فلورو سيليلان، إيثيل وبروبيل كلورو سيليلان، فينيل كلورو سيليلان، إلخ. عملية إنتاج مونومر راتنج الأورجانوسيليكون معقدة والعملية طويلة.
 
4. زيت السيليكون

زيت السيليكون هو بولي أورجانوسيلوكسان على شكل سلسلة بدرجات مختلفة من البلمرة. عادةً ما تكون المجموعات العضوية عبارة عن مجموعات ميثيل، وتسمى زيت السيليكون الميثيلي. تشمل المجموعات العضوية الشائعة مجموعات تعتمد على الكربون، وفينيل، وهيدروجين. عمومًا، يكون زيت السيليكون عديم اللون أو مصفر قليلاً، عديم الرائحة، غير سام، ولا يتطاير بسهولة. إنه غير أكال.

زيت السيليكون هو بولي أورجانوسيلوكسان له بنية تشبه السلسلة بدرجات مختلفة من البلمرة. زيت السيليكون الأكثر استخدامًا هو زيت السيليكون الميثيلي. زيت السيليكون عمومًا عديم اللون (أو أصفر فاتح)، عديم الرائحة، غير سام، وسائل غير متطاير. زيت السيليكون غير قابل للذوبان في الماء والميثانول والجليكول وإيثوكسي إيثانول، وقابل للاختلاط مع البنزين، ثنائي ميثيل إيثر، ميثيل إيثيل كيتون، رباعي كلوريد الكربون، أو الكيروسين، وقابل للذوبان قليلاً في الأسيتون، ثنائي أوكسان، الإيثانول، وبيوتانول. له ضغط بخار صغير جدًا، ونقطة وميض عالية ونقطة اشتعال، ونقطة تجمد منخفضة. مع أعداد مختلفة من الأجزاء n، تزداد الكتلة المولية وتزداد اللزوجة أيضًا، لذلك يمكن أن يكون لزيت السيليكون لزوجات مختلفة متنوعة. وفقًا للهيكل الكيميائي، يمكن تصنيف زيوت السيليكون إلى زيت سيليكون ميثيلي، زيت سيليكون إيثيلي، زيت سيليكون فينيلي، زيت سيليكون يحتوي على هيدروجين ميثيلي، زيت سيليكون ميثيل فينيل، زيت سيليكون ميثيل كلورو فينيل، زيت سيليكون ميثيل إيثوكسي، زيت سيليكون ميثيل ثلاثي فلورو بروبيل، زيت سيليكون ميثيل فينيل، زيت سيليكون ميثيل هيدروكسيل، زيت سيليكون يحتوي على هيدروجين إيثيلي، زيت سيليكون يحتوي على هيدروجين هيدروكسيل، زيت سيليكون يحتوي على سيانو، إلخ.
بناءً على استخداماتها، توجد زيوت سيليكون مثبطة، وزيوت سيليكون مضخات انتشار، وزيوت هيدروليكية، وزيوت عازلة، وزيوت نقل حراري، وزيوت فرامل، إلخ. تتميز زيوت السيليكون بمقاومة ممتازة للحرارة، وعزل كهربائي، ومقاومة للعوامل الجوية، وكراهية الماء، وخمول فسيولوجي، وتوتر سطحي منخفض. بالإضافة إلى ذلك، لديها أيضًا معامل لزوجة منخفض لدرجة الحرارة، ومقاومة عالية للانضغاط، وبعض الأنواع لديها حتى مقاومة للإشعاع.

تشمل مستحلبات الأورجانوسيليكون (شكل من أشكال زيت السيليكون) بشكل أساسي عوامل تشطيب لتليين أقمشة زيت السيليكون؛ عوامل مضادة للرغوة من نوع مستحلب زيت السيليكون: هذا هو عامل مضاد للرغوة الأكثر استخدامًا والأكبر حجمًا بين عوامل الأورجانوسيليكون المضادة للرغوة.