Minyak silikon dimetil (polidimetilsiloksan, PDMS) adalah bahan polimer organosilikon linier dengan tulang punggung ikatan siloksan (-Si-O-Si-) dan gugus metil (-CH₃) sampingan. Ia memiliki struktur molekul dan sifat fisikokimia yang unik, dan banyak digunakan dalam industri seperti manufaktur industri, perawatan medis, dan bahan kimia sehari-hari. Berikut adalah analisis rinci tentang karakteristik inti dan skenario aplikasinya:
I. Karakteristik Inti dan Struktur Kimia
Struktur Kimia
Rumus molekulnya adalah ((CH_3)_3SiO[(CH_3)_2SiO]_nSi(CH_3)_3). Ikatan siloksan (energi ikatan: 451 kJ/mol) memberinya stabilitas termal yang tinggi. Susunan gugus metil sampingan ke luar membentuk struktur heliks, memberikan tegangan permukaan yang rendah (20-22 mN/m) dan hidrofobisitas yang sangat baik.
Sifat Fisikokimia
Stabilitas suhu yang luas: Dapat digunakan terus menerus pada -50°C hingga 200°C, dan tahan suhu yang lebih tinggi untuk waktu yang singkat. Ia mempertahankan fluiditas bahkan pada suhu rendah (misalnya, kelas 5cSt tetap cair dalam nitrogen cair pada -196°C).
Viskositas yang dapat disesuaikan: Viskositas berkisar dari 5 hingga 1.000.000 centistokes (cSt), dari cairan yang sangat tipis hingga gel semi-padat, yang dapat disesuaikan untuk memenuhi kebutuhan skenario yang berbeda.
Kelembaman fisiologis: Tidak beracun dan tidak menyebabkan iritasi, sesuai dengan FDA, UE, dan standar kelas farmasi lainnya, dan dapat langsung bersentuhan dengan jaringan manusia.
Stabilitas Kimia
Tahan terhadap korosi oleh asam kuat, basa kuat, dan larutan garam anorganik, dan tidak mudah bereaksi dengan zat lain, sehingga cocok digunakan di lingkungan yang keras.
II. Analisis Mendalam tentang Aplikasi Industri
1. Ilmu Kedokteran dan Kehidupan
Pelumasan alat medis: Minyak silikon dimetil viskositas rendah (misalnya, 5cSt) digunakan sebagai pelapis untuk instrumen bedah, kateter, dan jarum suntik, yang dapat mengurangi koefisien gesekan menjadi 0,012 dan meminimalkan kerusakan jaringan. Misalnya, ia digunakan sebagai pelumas untuk ekstraksi folikel rambut dalam operasi transplantasi rambut untuk meningkatkan tingkat kelangsungan hidup transplantasi.
Pembawa dan eksipien obat: Berfungsi sebagai dasar salep untuk meningkatkan penyerapan obat transdermal, atau sebagai pelumas untuk tutup botol cairan oral (sesuai dengan standar kontak makanan GB 9685-2016), mengurangi torsi pembukaan sebesar 30%-40%.
Pereda busa dan aplikasi terapeutik: Komponen utama tablet pereda busa gastrointestinal oral dan aerosol pereda busa edema paru, meredakan gejala melalui efek pereda busanya.
2. Industri Elektronik dan Tenaga
Perlindungan komponen elektronik presisi: Minyak silikon viskositas ultra-rendah 5cSt menembus celah tingkat mikron (misalnya, <10μm celah antara bantalan kemasan chip) untuk membentuk film isolasi ultra-tipis 0,1-0,5μm, cocok untuk komponen frekuensi radio 5G dan transformator frekuensi tinggi.
Isolasi dan pendinginan peralatan listrik: Dengan konstanta dielektrik 2,7-2,8, ia lebih unggul daripada sebagian besar bahan organik. Digunakan sebagai minyak transformator dan cairan impregnasi kapasitor, ia dapat mengurangi kehilangan daya sebesar 50% dan memperpanjang masa pakai peralatan. Misalnya, ia menggantikan minyak mineral dalam transformator on-board untuk meningkatkan ketahanan api dan stabilitas.
Aplikasi lingkungan ekstrem: Di bawah vakum tinggi (10⁻⁶ Pa) dan radiasi luar angkasa, kehilangan penguapan minyak silikon 5cSt adalah <0,01%/1000j, yang digunakan untuk pelumasan mekanisme penggerak antena satelit.
3. Manufaktur Industri dan Mekanik
Pelumasan dan peredaman suhu tinggi: Kelas dengan 350-1000cSt digunakan untuk pelumasan rantai dan girboks suhu tinggi, mempertahankan kinerja pelumasan yang stabil di atas 200°C dan mengurangi pengendapan karbon. Minyak silikon viskositas tinggi (puluhan ribu hingga ratusan ribu cSt) digunakan sebagai media untuk peredam getaran torsi mesin otomotif untuk meningkatkan daya tahan.
Pemrosesan logam dan pelepasan cetakan: Minyak silikon 100-2000cSt digunakan untuk pelepasan cetakan dalam pencetakan logam dan pencetakan injeksi, mengurangi koefisien gesekan dan mencegah adhesi, terutama cocok untuk bahan resin fenolik dan poliester tak jenuh yang dicetak pada suhu tinggi.
Penyegelan dan perlindungan: Dilapisi pada segel pintu, jendela, dan dinding tirai untuk membentuk film hidrofobik, meningkatkan ketahanan cuaca dan kinerja penyegelan.
4. Bahan Kimia Sehari-hari dan Perawatan Pribadi
Produk perawatan kulit dan kosmetik: Minyak silikon 500-1000cSt digunakan sebagai bahan penghalus dalam krim dan semprotan tabir surya, membentuk film pelindung yang dapat bernapas sambil memberikan sensasi kulit "tanpa lengket" (sisa minyak <0,2mg/cm²). Semprotan tabir surya cepat kering (dicampur dengan etanol) membentuk film dalam 30 detik, dengan peringkat tahan air IPX4.
Produk perawatan rambut: Minyak silikon 350-500cSt digunakan dalam sampo dan masker rambut untuk memperbaiki rambut kusut dan melawan listrik statis, membuat rambut halus dan mudah disisir.
5. Makanan dan Pengemasan
Bahan tambahan pemrosesan makanan: Minyak silikon kelas makanan (350-1000cSt) yang sesuai dengan GB 30612-2014 digunakan sebagai bahan pelepas kue dan bahan anti-lengket pelapis cokelat, dengan dosis ≤0,2g/kg dan jumlah sisa yang memenuhi peraturan FDA dan UE.
Perlindungan bahan pengemasan: Dilapisi pada dinding bagian dalam kemasan makanan untuk mencegah adhesi isi dan memperpanjang umur simpan, seperti pelumasan pelapis tutup aluminium-plastik.
6. Aplikasi Inovatif di Bidang Khusus
Dirgantara: Minyak silikon 5cSt memiliki koefisien perubahan viskositas <1,5 dalam rentang -60°C~120°C, berfungsi sebagai media peredam untuk giroskop presisi untuk memastikan akurasi kontrol sikap.
Mikrofluida dan biomedis: Elastomer PDMS digunakan untuk memproduksi chip mikrofluida, yang permeabilitas udara dan biokompatibilitasnya mendukung eksperimen seperti kultur sel dan penyaringan obat.
Perlindungan peninggalan budaya: Minyak silikon viskositas rendah menembus kayu dan kertas untuk membentuk penghalang hidrofobik, mencegah kerusakan akibat kelembaban dan oksidasi.