Silikone

Silikone: Herstellung

Zur Herstellung von Silikonen benötigt man zunächst zwei Komponenten. Zum einen benötigt man ganz feines Silicium-Puder (Si) und dazu kommt dann Methylchlorid. Damit die Reaktion schneller verläuft, benutzt man als Katalysator Kupfer. Dies wird dann bei circa 300 °C zu Dimethyldichlorsilan umgesetzt.

Abbildung 2: Erster Schritt der Herstellung von Silikonen

Das Dimethyldichlorsilan wird daraufhin hydrolysiert, dem Stoff wird also Wasser hinzugegeben und die Sauerstoffatome aus dem Wasser reagieren mit dem Dimethyldichlorsilan. Heraus kommen dabei zwei Stoffe, nämlich Dimethylsilandiol und Chlorwasserstoff.

Abbildung 3: Zweiter Schritt der Herstellung von Silikonen

Dimethylsilandiol setzt sich dann unter Abspaltung von Wasser mit anderen Dimethylsilandiolen zusammen zu einer langen Kette. Die Länge dieser Kette variiert dabei immer. Diesen Vorgang nennt man Polymerisation. Das Endprodukt, also die Kette aus gleichen Bausteinen, nennt man dann Polymer. Das Polymer, welches bei dieser Reaktion herauskommt, heißt hier Silikon oder auch Polydimethylsilandiolen.

Abbildung 4: Dritter Schritt der Herstellung von Silikonen

Silikone: Umweltaspekte

Bei Silikonen und vor allem Polymeren denkt man oft direkt an Plastik und somit auch an Erdöl, denn auch Silikon wird aus Erdöl hergestellt und zählt somit zu den Plastikarten.

Silikone sind zwar schwer abbaubar, aber ungiftig und lang haltend. Jedoch bleiben sie daher sehr lange in der Umwelt, können von Mikroorganismen aufgenommen und womöglich eingelagert werden. Sie sind also in fester Form genauso ein Umweltproblem, wie viele andere Kunststoffe auch.

Silikone: Arten und ihre Verwendungszwecke

Es gibt verschiedenen Arten von Silikonen - Silikon-Ketten können unterschiedlich angeordnet sein, was dann nicht nur eine Auswirkung auf die Struktur hat, sondern auch auf die Eigenschaften, die die jeweilige Silikonart mit sich bringt. Genau für diese Eigenschaften gibt es auch die passenden Sparten in verschiedensten Bereichen, in denen diese jeweilige Art von Silikon verwendet werden kann.

Silikone sind meistens farblose, geruchsfreie und hydrophobe Flüssigkeiten, die zwischen -60 °C und bis 200 °C gute Schmiereigenschaften aufweisen. Silikone sind hydrophob, da sich die Methylgruppen, die sich in dem Molekül befinden, nach außen richten und diese bewirken dann das hydrophobe Verhalten and der Silikonoberfläche. Deshalb werden Silikone hauptsächlich dann verwendet, wenn irgendwo etwas geölt oder geschmiert werden muss.

Silikonöle

Silikonharze

Silikonharze sind Vernetzungen aus Silikonen, deren Elastizität und Wärmebeständigkeit mit dem Gehalt an Phenylgruppen ($-{\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_5$) steigt.

Silikonharze werden normalerweise in vorkondensierter Form verkauft. Man verwendet sie zur Herstellung von Formmassen und Laminaten. Manchmal werden diese Silikonharze mit geeigneten Füllstoffen (wie Glasfaser, Quarzmehl, Glimmer etc.) zur Stabilisierung angemischt. Darüber hinaus werden Silikonharze als wirksame Zusätze in Entschäumern eingesetzt.

Silikonelastomere

Silikonkautschuk ist ein Stoff, der in einen gummielastischen Zustand gebracht werden kann. Es kann als Dichtungs-, Dämpfungs-, Elektroisoliermaterial, Kabelmantel usw. verwendet werden.

Die vielleicht bekannteste Verwendung ist als Dichtstoff zum Füllen von Fugen in der Bauindustrie. Dichtungen aus Silikon werden verwendet, um Öffnungen und Fugen in Wänden und Decken abzudichten, die eine Feuerbeständigkeit aufweisen müssen.

Hier wird Kieselgel nicht nur als Dichtung, sondern auch als Teil der Baugruppe verwendet. Im Brandtest läuft das dem Feuer ausgesetzte Silikonharz schnell aus. Aus diesem Grund werden Silikonkautschukschläuche, die aus Silikonelastomeren hergestellt werden, in der chemischen Industrie, in der Medizin, im Flugzeug- und Raketenbau etc. verwendet.

Abbildung 5: Silikon als Fugendichtung

Fluorsilikone

Bei Fluorsilikonen sind die ursprünglichen Methylgruppen ($-{\mathrm{CH}}_3$) durch Fluoralkylgruppen ($-{\mathrm{CF}}_3$) ersetzt worden. Dadurch ist die Eigenschaft, der Oxidations- und Chemikalienbeständigkeit bei Fluorsilikonen noch größer, als bei normalen Silikonen. Diese werden z.B. für Dichtungen in Automotoren nutzt.

Weshalb Silikone gemieden werden

Besonders in der Kosmetikbranche wird Silikon geächtet. Überall wird damit geworben, dass in Shampoos, Cremes etc. keinerlei Silikone vorhanden sind.

Das liegt daran, dass Silikon auch in der Kosmetik seine Haupteigenschaften nicht verliert. Denn auch hier haben sie die gleiche Art etwas zu versiegeln. Das geschieht genau nach dem gleichen Prinzip, wie es bei der Fugenmasse und bei Autolacken geschieht. Nur, dass das Silikon hier statt in Fugen und an Autos, in der Kosmetik auf der Haut und an den Haaren verwendet wird. Somit werden diese auch versiegelt.

Damit legen die Silikone zwar eine glatte, glänzende Schicht auf die Oberfläche, können jedoch nicht in diese eindringen und verhindern zudem noch das Eindringen von anderen Stoffen. So können Haut und Haaren auch keine Pflegestoffe und andere Mineralien von außen zugegeben werden, die die Haut-oder Haarstrukturen unterstützen würden. Zudem ist Silikon ein synthetischer Stoff und diese sollten im Idealfall insgesamt vom Körper fern gehalten werden, da diese Allergien und Irritationen auslösen können.

Abbildung 6: Silikon bildet eine Schicht auf der Hautoberfläche