Silicona

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Molde de silicona (azul).
Implantes de silicona.

La silicona es un polímero inorgánico derivado del polisiloxano, está constituido por una serie de átomos de silicio y oxígeno ambos alterados. Es inodoro e incoloro hecho principalmente de silicio. La silicona es inerte y estable a altas temperaturas, lo que la hace útil en gran variedad de aplicaciones industriales, como lubricantes, adhesivos, moldes, impermeabilizantes, y en aplicaciones médicas y quirúrgicas, como prótesis valvulares, cardíacas e implantes de mamas.

Puede ser esterilizada por Oxido de Etileno, radiación y procesos de autoclave. Constituyen la rama más importante de los derivados organosilícicos; la característica esencial de los polímeros es la de presentar en su molécula, además del alcance silicio-carbono, el enlace silicio-oxígeno. El cual da paso a su nombre: siliconas. Se denomina silicona a la familia de compuestos químicos sintetizados por primera vez en 1938.

Historia[editar]

En 1824, el sueco Berzelius, basándose en la hipótesis del francés Lavoisier con respecto a los óxidos metálicos y aprovechando los trabajos del inglés Davy, demostró la estructura de la silice aislando el silicio. Berzelius obtuvo el tetracloruro de silicio SICI4 y el alemán Wohler el "Silicio-Cloroformo" SIHOL3; el francés Friedel y el americano Crafts preparaban entre 1863 y 1866 los primeros compuestos de silicio-carbono por reacción del zinc dietilo ZN (C2H5)2 sobre el tetracloruro de silicio-sic 14. En 1872 el alemán Landenburg es el primero en observar la formación de un fluido de polisiloxano hidrolizado, el dietildietoxisilicio (C2H5). Sin embargo el interés disminuye hasta que a principios de siglo los polímeros de la silicona, fueran descubiertos por el químico inglés Frederick Kipping, a quien se le considera un pionero en el tema. Él se encontraba buscando elementos estereoisoméricos, para poder obtener uno que fuera compatible con los fluidos hidráulicos, el caucho sintético y además que fuera capaz de repeler al agua. Además buscaba ser útil para la guerra, puesto que pretendía encontrar una forma de hacer menos pesados los equipos y mejorar los artilugios para las máquinas, los carros y los zapatos de soldados que estuviesen en el frente de combate. Desde 1903 Kipping trabajó en buscar nuevas técnicas para la síntesis de una variedad de compuestos orgánicos que contenga silicio. A estas nuevas sustancias, les llamó siliconas y al principio se destinaron como lubricantes, en especial durante la Segunda Guerra Mundial. Se comenzó a obtener industrialmente a partir de 1930. En 1943, la corporación Dow-Corning se preparó para explorar la nueva tecnología convirtiéndose en una industria que mueve millones de dólares, y cuyo uso Kipping nunca se pudo imaginar. En 1949, cuando muere Kippping había publicado cerca de 51 artículos sobre el tema. Tomando a Kipping como pionero, la Sociedad Histórica Plástica se creó en 1986, para llamar la atención sobre el patrimonio de la industria del plástico, fomentar el estudio de otros polímeros, incluyendo los sintéticos, cauchos y elastómeros.

Origen[editar]

Estructura química de polidimetilsiloxano (PDMS).

El producto primario para la elaboración de siliconas es la sílice (dióxido de silicio), bastante abundante en la arenisca, en la arena de playa y otras rocas similares; la sílice también es el principal ingrediente del vidrio. Las siliconas se elaboran a partir de clorosilanos, tetraetoxisilano y otros compuestos de silicio similares. Dependiendo de las condiciones de su obtención y de posteriores procesos químicos, la silicona puede tomar una variedad de formas físicas que incluyen aceite, gel y sólido.

Características[editar]

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  • Resistente a temperaturas extremas (-60 a 250°C).

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  • Resistente a la intemperie, el ozono, la radiación y la humedad.
  • ­Buena resistencia al fuego.
  • ­Excelentes propiedades eléctricas como aislador.

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  • Gran resistencia a la deformación por compresión.
  • ­Apto para uso alimenticio y sanitario.

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  • Tiene la facultad de extenderse.
  • Permeabilidad al gas
  • Vida útil larga

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  • Capacidad de repeler el agua y formar juntas de estanqueidad , aunque las siliconas no son hidrófobos

Clasificación[editar]

Las siliconas pueden clasificarse en relación a la longitud de sus moléculas, esto influye en su uso:

Gaseosas[editar]

Menores a 10 unidades básicas.

Aceites[editar]

Entre 10 y 100 unidades básicas.

Resinas[editar]

Entre 100 y 500 unidades básicas.

Gomas[editar]

Entre 500 y 2000 unidades básicas.

Propiedades[editar]

Por su composición química de Silicio-Oxigeno, es flexible y suave al tacto, no mancha, no se desgasta, no envejece, es resistente al uso que le den, por lo que no se desgasta, no contamina, y puede adoptar formas y lucirse en colores, tiene una baja conductividad térmica, y una baja reactividad química, no es compatible con el crecimiento microbiológico, no es tóxica, posee resistencia al oxigeno, a la radiación de los rayos ultravioleta y a el ozono, es altamente permeable a los gases a su temperatura ambiente de 25 ° C .

Propiedades Mecánicas[editar]

Resistencia a la tracción de 70 kg/cm2 con una elongación promedio de 400%. Mantiene estos valores aun después de largas exposiciones a temperaturas extremas.

Propiedades Eléctricas[editar]

Es flexible, elástica y aislante, manteniendo sus propiedades a temperaturas extremas donde otros materiales no soportarían.

Bio-Compatibilidad[editar]

Está formulada con la FDA Biocompatiblity Guidelines para productos medicinales. Es inodora, insípida y no desarrolla bacterias, no es corrosivo con otros materiales.

Resistencia Química[editar]

Tienen un buen comportamiento en contacto con la mayoría de agentes químicos, pero son atacados por las grasas, los disolventes. La silicona resiste algunos químicos, incluyendo algunos ácidos, oxidantes químicos, amoniaco y alcohol isopropílico. La silicona se hincha cuando se expone a solventes no polares como el benceno y el tolueno.

Grados de Silicona[editar]

Fluidos[editar]

Su esqueleto está constituido por un encadenamiento de átomos de silicio y de oxigeno. Los fluidos más corrientes se llaman PDMS (polidimetilsiloxanos). Sus principales usos son:

  • ­Refrigeración.
  • Dieléctricos.
  • ­Ceras y productos de pulido.
  • Antiespumante.
  • Empleados a la cosmética , farmacia y ccmedicina.


Existen diferentes compuestos derivados de los fluidos:

  • ­Emulsiones

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  • Pastas y grasas

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  • Antiespumantes

Elastómeros[editar]

Se formulan a partir de cadenas lineales reactivas a las que se agregue un agente reticulante y cargas minerales , para otorgar buenas propiedades mecánicas. Sus principales usos son:

  • Juntas sellados
  • ­Aislamiento de cables
  • ­Conducción de gases y líquidos calientes

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  • Prótesis y aparatos quirúrgicos.

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  • Compuestos de sellado.

Resinas[editar]

Al ser resinas, son polímeros de masa molecular relativamente baja que poseen una estructura tridimensional. Sus principales usos son: ­

  • Barnices aislantes.

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  • Pinturas industriales.
  • ­Agentes de encapsulación e impregnación.

Composición Química[editar]

Los polímeros de silicona se producen por condensación intermolecular de silanoles, los cuales se obtienen por hidrólisis de haluros de silicio. Los átomos de Silicio pueden unirse a uno o más sustituyentes orgánicos, creando compuestos con diversas propiedades y aplicaciones.

Composición Química Silicona

Se pueden obtener diferentes estructuras de siloxanos dependiendo del grupo R. Existen dos tipos de siliconas en relación a su composición y su forma de polimerización:

  1. Polimerización por Condensación
  2. Polimerización por Adición

La diferencia principal entre los dos tipos es que durante la polimerización por condensación se forman sub-productos (alcohol) mientras que en la polimerización por adición no. Además, las siliconas por adición, al no formar sub-productos, se convierten en el elastómero más estable dimensionalmente, pero su costo es mayor comparado al de los otros por la presencia del platino o paladio en su composición, para obtener una mejor impresión y positivo.

Siliconas Por Condensación[editar]

Son de condensación ya que se obtiene como subproducto ETANOL.

Composición

  1. Polímero Polidimetil siloxano con grupo terminal hidroxilo.
  2. Activador (catalizador) Octanoato de Estaño.
  3. Material de relleno Sílice coloidal.
  4. Agente entrecruzador de cadenas Ácido alquílico.
  5. Plastificante Dibutil ftalato.
  6. Colorante.

2 + 4 catalizador.

1 + 3 bases.

Presentación y Proporción

  • Pote base (silicona pesada).
  • Tubo activador.
  • Tubo silicona fluida.

1 cucharada de base + un diámetro de activador → tomar impresión → con silicona fluida en jeringa, encima de la de base, tomar la impresión.

Ventajas

  • Sin sabor ni olor desagradables.
  • Excelente recuperación de la deformación.
  • Resistente al desgarro.
  • Tiempo de trabajo y polimerización ajustable.
  • Relativamente económicas.
  • Limpio de trabajar.

Desventajas

  • Baja estabilidad dimensional.
  • Requiere de vaciado casi inmediato (20 – 30 min.) → para que recupere la memoria elástica y se enduresca.
  • Hidrofóbico.
  • Requiere de espatulado manual.
  • Tiempo de expiración corto.

Siliconas Por Adición[editar]

Son de adición porque no liberan un subproducto como tal, solo hay liberación de H2, que no afecta la contracción, solo el vaciado.

Composición

  1. Polímero → Polivinil siloxano.
  2. Activador (catalizador) → Ácido cloro platínico.
  3. Material de relleno → Sílice coloidal.
  4. Agente entrecruzador de cadenas → Silano.
  5. Plastificante → Dibutil ftalato.
  6. Colorante.

Presentación y Proporción

  • Pote → base.
  • Tubo → catalizador.
  • Tubo → silicona fluida.
  • Puede presentarse en un dispositivo de automezcla.
  • Mezclar en iguales cantidades la base y el catalizador.

Ventajas

  • Son los más exactos disponibles.
  • Olor y sabor agradables.
  • Excelente estabilidad dimensional.
  • Alta recuperación a la deformación.
  • Estables a la desinfección.
  • Disponible en dispositivos de automezcla → cuando utilizamos dispositivos de automezcla evitamos la formación de burbujas, ya que las proporciones son exactas.
  • Hidrofílicos.
  • Vaciado después de 1 hora, como mínimo → cosa que el H2 se halla liberado y no altere el vaciado en el yeso.

Desventajas

  • Caros.
  • Sensibles a contaminante.
  • Liberación de hidrógeno (volátil) durante la polimerización, el vaciado no debe hacerse de forma inmediata (1 –24 hrs).
  • Permagnum.
  • Aquasil.
  • President.

En resumen:

Ventajas Desventajas
Son muy exactos, con gran reproducción de detalle, elasticidad y resistencia adecuadas. Además su costo económico es bajo, en el caso de condensación. Si polimerizan por condensación mala estabilidad dimensional. Su vida en almacén es corta.
Si polimerizan por adición, excelente estabilidad dimensional, color, olor y sabor agradables, no requieren de portaimpresión individual ni adhesivo. La alta hidrofobicidad de las siliconas dificultan la toma de impresión en un ambiente húmedo y también el obtener un positivo de yeso piedra libre de burbujas.

Usos y Aplicaciones[editar]

Por su versatilidad ha sido usado con éxito en múltiples productos de consumo diario. Tal es el caso de lacas para el cabello, labiales, protectores solares y cremas humectantes. Dada su baja reactividad ha sido ampliamente usada en la industria farmacéutica en confección de cápsulas para facilitar la ingestión de algunos medicamentos, en antiácidos bajo la designación de meticona. Hay más de 1000 productos médicos en los cuales la silicona es un componente. También es una sustancia comúnmente usada como lubricante en la superficie interna de las jeringas y botellas para la conservación de derivados de la sangre y medicamentos intravenosos. Los marcapasos, las válvulas cardíacas y el Norplant usan recubrimientos de silicona. Son también fabricados con silicona artefactos implantables como las articulaciones artificiales (rodillas, caderas), catéteres para quimioterapia o para la hidrocefalia, sistemas de drenaje, implantes.

Otra aplicación es la silicona para moldes como alternativa al látex en la fabricación de moldes por sus propiedades flexibles y antiadherentes. Ficha de seguridad MSDS Silicona para moldes Ficha técnica TDS Silicona para moldes


Se pueden organizar los siguientes grupos:

Utensilios de Cocina

  • La silicona se puede utilizar cuando se requiere un contacto con los alimentos, no es tóxica y es inodora.
  • Se usa en utensilios para hornear y utensilios de cocina.
  • Se utiliza como aislante en agarraderas, resistentes al calor
  • Se emplea en moldes para chocolate, hielo, galletas,


Industria Automotriz

La grasa de silicona se utiliza normalmente como un lubricante para los componentes del freno, los cables de las bujías están aislados por múltiples capas de silicona, los compuestos de silicona se utilizan como recubrimientos y selladores para bolsas de aire.

Revestimientos

La película de silicona se puede aplicar a sustratos a base de sílice tales como vidrio para formar un revestimiento hidrófobo unido covalentemente.

Articulaciones de Acuario

La utilizan como un sellador, para unir placas de vidrio.

Antiespumante

Las siliconas se utilizan como compuesto activo en antiespumantes debido a su baja solubilidad en agua y buenas propiedades de extensión.


Lavado en seco

La silicona en estado líquido, puede ser usado como un disolvente de limpieza en seco, proporcionando una alternativa amigable con el medio ambiente.

Electrónica

Los componentes electrónicos a veces están encerradas en silicona para aumentar la estabilidad contra el choque mecánico y eléctrico, la radiación y la vibración.


Lubricantes

Las grasas de silicona se utilizan en las cadenas de bicicletas. De silicona lubricantes personales también están disponibles para su uso en procedimientos médicos o actividad sexual.

Impresión de silicona

Medicina

La forma de gel se usa en vendajes y apósitos, implantes de seno, implantes testiculares, implantes pectorales, lentes de contacto, y una variedad de otros usos médicos.


Oftalmología

En lentes intraoculares de silicona se usa, después de la extracción de cataratas.

Cuidado Personal

Hacen parte de acondicionadores, gel, y champús para el cabello, champús, se utiliza en los biberones, en lubricantes personales, y juguetes sexuales.

Juguete de Silicona

Fontanería y la Construcción de Edificios

Es reconocida en la industria de la construcción, hay selladores y masillas de silicona, En plomería, grasa de silicona se aplica típicamente a los grifos y válvulas, evitando que la cal se adhiera al metal.

Juguetes

Bolas de silicona de alto rebote son un juguete común aunque existen muchas formas y variaciones.

Ginecología En alternativas ecológicas para la menstruación como las copas menstruales.

Consideraciones de seguridad y ambientales[editar]

Los investigadores concluyen que no hay "efectos nocivos marcados en los organismos del medio ambiente" se han observado para siliconas . Son biodegradables , pero son absorbidos por los sólidos en instalaciones de tratamiento de aguas residuales .

Producción y comercialización[editar]

La demanda mundial de siliconas acercó EE.UU. 12.5 mil millones dólares en 2008, un 4% más que el año anterior. Continúa crecimiento similar en los años siguientes hasta llegar a EE.UU. $ 13,500,000,000 en 2010 Los principales fabricantes mundiales de materiales de base de silicona pertenecen a tres organizaciones regionales: el Centro Europeo de silicona en Bruselas, Bélgica, la Salud y el Medio Ambiente del Consejo de Seguridad en Herndon, Virginia, EE.UU., y la silicona Asociación de la Industria de Japón en Tokio, Japón. El Consejo Mundial de silicona actúa como una estructura paraguas sobre las organizaciones regionales. su principal misión es promover la seguridad de las siliconas de una salud, la seguridad y la perspectiva ambiental.

Advertencia[editar]

En inglés el término para silicona es silicone y no debe confundirse con silicon, que significa silicio, un metaloide cristalina ampliamente utilizado en ordenadores y otros equipos electrónicos. Pese a que las siliconas contienen átomos de silicio . F. Kipping expone la palabra " silicona " en 1901 para describir polidifenilsiloxano por analogía de su fórmula , Ph2SiO (Ph significa fenilo, C6H5 ), con la fórmula de la benzofenona cetona, Ph2CO .

Véase también[editar]

Referencias[editar]

Billmeyer J., Ciencia De Los Polímeros, Barcelona, 2004.

Cardarelli, F., Materials Handbook, Springer-Verlag, London, 2000.

Hill J., Kolb, D., Química Para El Nuevo Milenio, México, 1999.

Peña Andrés, J., Selección de Materiales en el Proceso de Diseño, ediciones CPG., Barcelona,2008.

Siliconas [en línea] [Consulta: 6 de Febrero 2014]. Disponible a: http://dentizta.ccadet.unam.mx/MATERIALESDENTIZTA/Recursoseducativos/materialdimpresion/CONTENIDOS/SILICONAS.htm

Silicone [en línea] [Consulta: 1 de Marzo 2014]. Disponible a: http://en.wikipedia.org/wiki/Silicone

Siliconas [en línea] [Consulta: 1 de Marzo 2014]. Disponible a: http://www.raholin.com/pdf/silicona.pdf

Silicona [en línea] [Consulta: 2 de Marzo 2014]. Disponible a: http://www.kienyke.com/kien-fue/el-descubridor-de-la-silicona/

Silicona, Propiedades, Historia, Química, Utiliza, Producción y comercialización, Seguridad y consideraciones ambientales [en línea] [Consulta: 2 de Marzo 2014]. Disponible a: http://centrodeartigos.com/articulos-enciclopedicos/article_86793.html

Enlaces externos[editar]