Hoạt chất Polydimethylsiloxane là gì ? Có độc không ?

Hoạt chất Polydimethylsiloxane

Hoạt chất Polydimethylsiloxane ( PDMS ), còn được gọi là dimethylpolysiloxane hoặc dimethicone , thuộc một nhóm các hợp chất organosilicon thường được gọi là silicones . PDMS là polymerhữu cơ dựa trên silicon được sử dụng rộng rãi nhất và đặc biệt được biết đến với tính chất lưu biến (hoặc dòng chảy) bất thường. PDMS rõ ràng về mặt quang học và nói chung, trơ, không độc hại và không bắt lửa . Nó là một trong một số loại dầu silicon ( polymer hóasiloxane ). Các ứng dụng của nó bao gồm từ kính áp tròng và các thiết bị y tế đến chất đàn hồi ; nó cũng có mặt trong dầu gội (vì dimethicon làm cho tóc bóng và trơn), thức ăn (chất chống tạo bọt), xút , chất bôi trơn và gạch chịu nhiệt.

Tính chất cơ học

PDMS là nhớt , có nghĩa là ở thời gian chảy dài (hoặc nhiệt độ cao), nó hoạt động như một chất lỏng nhớt , tương tự như mật ong. Tuy nhiên, ở thời gian chảy ngắn (hoặc nhiệt độ thấp), nó hoạt động như một chất rắn đàn hồi , tương tự như cao su. Viscoelasticity là một dạng đàn hồi phi tuyến phổ biến trong số các polyme không kết tinh. Việc tải và dỡ tải đường cong căng thẳng cho PDMS không trùng khớp; thay vào đó, mức độ căng thẳng sẽ thay đổi dựa trên mức độ căng thẳng, và quy tắc chung là sự gia tăng căng thẳng sẽ dẫn đến độ cứng cao hơn. Khi bản thân tải được loại bỏ, biến dạng được phục hồi từ từ (chứ không phải ngay lập tức). Biến dạng đàn hồi phụ thuộc thời gian này là kết quả của chuỗi dài của polymer. Nhưng quá trình được mô tả ở trên chỉ có liên quan khi có liên kết chéo; khi không, PDMS polymer không thể chuyển về trạng thái ban đầu ngay cả khi tải được gỡ bỏ, dẫn đến biến dạng vĩnh viễn. Tuy nhiên, biến dạng vĩnh viễn hiếm khi được nhìn thấy trong PDMS, vì nó hầu như luôn được chữa khỏi bằng một tác nhân liên kết chéo.

Nếu một số PDMS được để lại trên bề mặt qua đêm (thời gian chảy dài), nó sẽ chảy để phủ lên bề mặt và tạo khuôn cho bất kỳ sự không hoàn hảo nào trên bề mặt. Tuy nhiên, nếu cùng một PDMS được đổ vào khuôn hình cầu và được phép chữa (thời gian chảy ngắn), nó sẽ nảy như một quả bóng cao su. Các tính chất cơ học của PDMS cho phép polymer này phù hợp với nhiều bề mặt khác nhau. Vì các tính chất này bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau, nên loại polymer độc đáo này tương đối dễ điều chỉnh. Điều này cho phép PDMS trở thành một chất nền tốt có thể dễ dàng tích hợp vào nhiều hệ thống vi lỏng và vi cơ điện tử. Cụ thể, việc xác định các tính chất cơ học có thể được quyết định trước khi PDMS được chữa khỏi; phiên bản chưa được xử lý cho phép người dùng tận dụng vô số cơ hội để đạt được một chất đàn hồi mong muốn. Nói chung, phiên bản được bảo dưỡng liên kết ngang của PDMS giống như cao su ở dạng rắn. Nó được biết đến rộng rãi là dễ dàng kéo dài, uốn cong, nén theo mọi hướng. Tùy thuộc vào ứng dụng và trường, người dùng có thể điều chỉnh các thuộc tính dựa trên những gì được yêu cầu.

Nhìn chung PDMS có mô đun đàn hồi thấp cho phép nó dễ dàng bị biến dạng và dẫn đến hoạt động của cao su. Tính chất nhớt của PDMS có thể được đo chính xác hơn bằng phân tích cơ học động . Phương pháp này yêu cầu xác định các đặc tính dòng chảy của vật liệu trong một phạm vi rộng về nhiệt độ, tốc độ dòng chảy và biến dạng. Do tính ổn định hóa học của PDMS, nó thường được sử dụng làm chất lỏng hiệu chuẩn cho loại thí nghiệm này.

Mô đun cắt của PDMS thay đổi theo điều kiện chuẩn bị và do đó thay đổi đáng kể giữa phạm vi từ 100 kPa đến 3 MPa. Tiếp tuyến mất rất thấp (tan δ 0,001) .

Ứng dụng

Chất hoạt động bề mặt và chất chống tạo bọt

PDMS là một chất hoạt động bề mặt phổ biến và là thành phần của chất khử bọt . PDMS, ở dạng biến đổi, được sử dụng làm chất diệt cỏ và là thành phần quan trọng trong lớp phủ chống thấm nước, như Rain-X .

Chất lỏng thủy lực và các ứng dụng liên quan

Dimethicon cũng là chất lỏng silicon hoạt động trong vi sai chống trượt giới hạn nhớt và khớp nối. Đây thường là một thành phần OEM không thể sửa chữa được nhưng có thể được thay thế bằng các kết quả hiệu suất hỗn hợp do sự khác biệt về hiệu quả gây ra bởi trọng lượng nạp lại hoặc áp suất không chuẩn.

In thạch bản mềm

PDMS thường được sử dụng làm nhựa tem trong quy trình in thạch bản mềm , làm cho nó trở thành một trong những vật liệu phổ biến nhất được sử dụng để phân phối dòng chảy trong chip vi lỏng . Quá trình in thạch bản mềm bao gồm tạo ra một con dấu đàn hồi, cho phép chuyển các mẫu có kích thước chỉ vài nanomet lên bề mặt thủy tinh, silicon hoặc polymer. Với loại kỹ thuật này, có thể sản xuất các thiết bị có thể được sử dụng trong các lĩnh vực viễn thông quang học hoặc nghiên cứu y sinh. Con tem được sản xuất từ ​​các kỹ thuật thông thường của quang khắc hoặc quang khắc chùm tia điện tử . Độ phân giải phụ thuộc vào mặt nạ được sử dụng và có thể đạt tới 6nm.

Trong các hệ thống vi cơ điện sinh học (hoặc sinh học) (MEMS sinh học), in thạch bản mềm được sử dụng rộng rãi cho vi lỏng trong cả bối cảnh hữu cơ và vô cơ. Tấm silicon được sử dụng để thiết kế các kênh và PDMS sau đó được đổ lên các tấm wafer này và để cứng lại. Khi bị xóa, ngay cả những chi tiết nhỏ nhất cũng được in dấu trong PDMS. Với khối PDMS đặc biệt này, việc sửa đổi bề mặt ưa nước được tiến hành bằng cách sử dụng kỹ thuật khắc plasma . Xử lý plasma phá vỡ các liên kết silicon-oxy bề mặt, và một phiến kính được xử lý bằng plasma thường được đặt ở phía được kích hoạt của PDMS (phía được xử lý bằng plasma, bây giờ là mặt ưa nước với các dấu ấn). Khi quá trình kích hoạt bị bào mòn và các liên kết bắt đầu cải tổ, các liên kết silicon-oxy được hình thành giữa các nguyên tử bề mặt của thủy tinh và các nguyên tử bề mặt của PDMS, và slide trở nên bịt kín vĩnh viễn với PDMS, do đó tạo ra một kênh chống thấm. Với các thiết bị này, các nhà nghiên cứu có thể sử dụng các kỹ thuật hóa học bề mặt khác nhau cho các chức năng khác nhau tạo ra các thiết bị phòng thí nghiệm độc đáo để thử nghiệm song song nhanh chóng. PDMS có thể được liên kết chéo vào các mạng và là một hệ thống thường được sử dụng để nghiên cứu tính đàn hồi của mạng polymer. cần dẫn nguồn ] PDMS có thể được tạo mẫu trực tiếp bằng kỹ thuật in khắc điện tích bề mặt.

PDMS đang được sử dụng trong việc chế tạo vật liệu kết dính khô tắc kè tổng hợp, cho đến nay chỉ với số lượng thử nghiệm trong phòng thí nghiệm.

Một số nhà nghiên cứu điện tử linh hoạt sử dụng PDMS vì chi phí thấp, chế tạo dễ dàng, linh hoạt và minh bạch quang học.

Thuốc và mỹ phẩm

Dimethicon hoạt hóa, hỗn hợp của polydimethylsiloxan và silicon dioxide (đôi khi được gọi là simethicon ), thường được sử dụng trong các loại thuốc không kê đơn như một chất chống tạo bọt và thuốc bôi . Nó cũng ít nhất được đề xuất sử dụng trong kính áp tròng.

Da

PDMS được sử dụng khác nhau trong ngành công nghiệp mỹ phẩm và sản phẩm tiêu dùng. Ví dụ, PDMS có thể được sử dụng trong điều trị chấy trên da đầu và dimethicon được sử dụng rộng rãi trong các loại kem dưỡng ẩm cho da, được liệt kê là một hoạt chất có mục đích là “bảo vệ da”. Một số công thức mỹ phẩm sử dụng dimethicon và các polyme siloxane có liên quan ở nồng độ sử dụng lên tới 15%. Hội đồng Chuyên gia Đánh giá Thành phần Mỹ phẩm (CIR), đã kết luận rằng dimethicon và các polyme có liên quan là “an toàn như được sử dụng trong các công thức mỹ phẩm.”

Tóc

Các hợp chất PDMS như amodimethicon, là chất điều hòa hiệu quả khi được tạo thành từ các hạt nhỏ và hòa tan trong nước hoặc rượu / hoạt động như chất hoạt động bề mặt (đặc biệt đối với tóc bị hư tổn ), và thậm chí còn điều hòa hơn tóc hơn so với dimethicon thông thường và / hoặc dimethicon copolyols.

Thực phẩm

PDMS được thêm vào nhiều loại dầu ăn (như một chất chống tạo bọt) để ngăn chặn sự văng dầu trong quá trình nấu. Do đó, PDMS có thể được tìm thấy với số lượng dấu vết trong nhiều mặt hàng thức ăn nhanh như McDonald Chicken McNuggets , khoai tây chiên, băm nâu, sữa lắc và sinh tố và khoai tây chiên của Wendy.

Theo quy định phụ gia thực phẩm châu Âu, nó được liệt kê là E900 .

Bao cao su bôi trơn

PDMS được sử dụng rộng rãi như một chất bôi trơn bao cao su .

Sử dụng trong nước và thích hợp

Nhiều người đã gián tiếp làm quen với PDMS vì đây là thành phần quan trọng trong Silly Putty , do đó PDMS truyền đạt các đặc tính nhớt nhớt đặc trưng của nó. Một PDMS đồ chơi khác được sử dụng là Kinetic Sand . Các vạc silicon cao su, có mùi nho, chất kết dính, và keo dán hồ cá cũng được biết đến. PDMS cũng được sử dụng như một thành phần trong mỡ silicon và chất bôi trơn gốc silicone khác, cũng như trong các chất khử bọt , chất giải phóng nấm mốc , chất lỏng giảm xóc, chất lỏng truyền nhiệt , đánh bóng, mỹ phẩm , dầu dưỡng tóc và các ứng dụng khác. PDMS cũng đã được sử dụng làm chất lỏng trong cấy ghép vú .

Nó có thể được sử dụng làm chất hấp thụ để phân tích khoảng trống ( phân tích khí hòa tan ) của thực phẩm.

Cân nhắc về an toàn và môi trường

Theo Bách khoa toàn thư của Ullmann , không có “tác động có hại rõ rệt nào đối với các sinh vật trong môi trường” đã được ghi nhận đối với siloxan. PDMS không thể phân hủy sinh học, nhưng được hấp thụ trong các cơ sở xử lý nước thải. Sự xuống cấp của nó được xúc tác bởi các loại đất sét khác nhau.

Nguồn dịch nguyên gốc wikipedia không thêm bớt sửa đổi