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Silicone – o que é, seus usos e aplicações.

Do silício metálico ao silicone

O silício é um não-metal que foi descoberto por Berzelius em 1824. É o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre e não ocorre livre na natureza, mas é o principal constituinte das rochas, quartzo, argila, areia e nas plantas e está presente em altas concentrações no bambu, na casca do arroz e em outros alimentos que fazem parte da alimentação de diversos seres

Mas afinal, o que o silício tem a ver com os silicones?

É a partir do óxido de silício (SiO2) que a indústria de silicone parte para obter o silicone através de um processo conhecido como síntese de Grignard. Pode-se dizer que Kipping foi o pai dos silicones e da química dos organo-silício, porque foi ele que preparou, entre outros compostos, vários silanos por meio de reações do tipo Grignard, e a hidrólise de clorossilanos levou a “moléculas grandes”. A natureza polimérica dos silicones foi confirmada pelos trabalhos de Stock.

Na década de 1940, os silicones tornaram-se materiais comerciais, após Hyde da Dow Corning – atual Dow Chemicals demonstrar a estabilidade térmica e alta resistência elétrica de resinas de silicone, e Rochow da General Electric – atual Momentive Performance Materials encontrar um método direto para preparar silicones a partir de Si metálico e cloreto de metila.

De forma geral, a síntese de silicones a nível industrial, pode ser resumida da seguinte forma:

Utilizam-se como matérias primas de partida o silício metálico e o cloreto de metila obtido através da condensação do metanol e do ácido clorídrico :

A síntese de Rochow que leva aos cloro silanos – precursores dos silicones – ocorre num leito fluidizado de pó de silício metálico, tratado com um fluxo de cloro metano, geralmente a temperaturas de 250 a 350° C e pressões de 1 a 5 atm. Uma mistura de diferentes cloro silanos é obtida contendo principalmente o dimetildicloro silano (Me₂SiCl₂), que representa o composto mais importante para as etapas subsequentes.

A reação é exotérmica e tem um rendimento de 85 a 90%. O mecanismo da reação que aproveita da presença de um catalisador à base de cobre e não é completamente compreendido. Os cloro silanos são separados por destilação. Como os pontos de ebulição são próximos uns aos outros, uma fábrica de silicone requer de longas colunas de retificação. O dimetildiclorosilano [1], o qual é separado, se torna o monômero para os silicones poliméricos por meio de hidrólise de polidimetilsiloxanos (ver mais adiante), que é matéria prima importante para os sistemas de Paper Release – cura base Estanho ou policondensação.

Outros cloro silanos especiais são preparados a partir de um silano já existente. Por exemplo, o metil-vinil-dicloro silano é obtido pela adição de acetileno em metildiclorosilano , utilizando um complexo de platina como catalisador. Estes materiais são precursores dos polímeros vinílicos utilizados para os sistemas de Paper Release – cura base Platina ou poliadição.

De forma bastante simplista , podemos “pendurar” vários grupos funcionais numa cadeia de silicone, obtendo assim um verdadeiro universo de performances nas mais variadas modificações :

É um produto que está presente em todos os aspectos do nosso dia-a-dia!

Mas o que faz com o que o silicone seja tão único e versátil?

De forma geral, silicones:

A maior energia de ligação confere aos silicones maior estabilidade, enquanto a maior distância de ligação confere melhor permeabilidade. Já a menor barreira rotacional e o maior ângulo de ligação conferem maior liberdade de movimento e menores forças de interação molecular.

Referências bibliográficas

Isenmann, Armin – Silicones: Síntese, Propriedades e Usos, CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS, Campus Timoteo, Disciplina: Processos Industriais Módulo: Polímeros
Silicones Overview – Momentive Performance Materials
Noll, Walter – Chemistry and Technology of Silicones, Academic Press
Lutwack, Ralph; Morrison, Andrew – Silicon Material Preparation and Economica Wafery Methods, Noyes
Silicone Chemistry Overview , Form N° 51-960A-97 Dow Corning
Ziegler & Fearon – Silicon Based Polymer Science – American Chemical Society

Créditos de imagens

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