Silicone

Silicone, Sammelbezeichnung für eine umfangreiche Gruppe polymerer Verbindungen, in denen Siliciumatome über Sauerstoffatome ketten- bzw. netzartig miteinander verknüpft und die Siliciumatome zusätzlich mit Kohlenwasserstoffresten verbunden sind (z. B. Methyl-, Ethyl- oder Propylgruppen).

Die ursprüngliche Bezeichnung Silicon (im deutschen Sprachgebrauch auch Silikon) stammt aus der englischen Ableitung für Silicon und Ketones (Silicium und Ketone), da die in den Siliconen enthaltenen Bausteine R₂Si9O im Prinzip einem Keton mit der Formel R₂C9O entsprechen. Die physikalischen Eigenschaften der Silicone ähneln denen von Ölen, Harzen oder Kautschuk. Der große Nutzen der Silicone beruht vor allem darauf, dass sie gegen Wärme und Sauerstoff beständiger als die gewöhnlichen organischen Substanzen sind. Silicone stellt man durch Hydrolyse (Reaktion mit Wasser) von Chlorsilanen her, die je nach geforderter Art des Silicons jeweils entsprechende organische Reste tragen. So setzt man z. B. als Ausgangsstoffe für Methylchlorsilane Methylchlorid mit fein gemahlenem Silicium und Kupfer als Katalysator um (Rochow-Müller-Synthese). Stark vereinfacht läuft dabei Folgendes ab:

Die Reaktion wird in einem so genannten Fließbettreaktor bei 300 °C durchgeführt. Das gebildete Hauptprodukt Dimethyldichlorsilan wird zunächst durch fraktionierte Destillation von den anderen Methylchlorsilanen (Nebenprodukte) abgetrennt und anschließend mit Wasser oder Wasserdampf behandelt. Dabei entstehen zunächst so genannte Silanole, aus denen man bei höheren Temperaturen oder durch Verwendung von Katalysatoren das gewünschte Endprodukt Methylsilicon erhält. In ähnlicher Weise lassen sich auch Silicone mit anderen organischen Resten erzeugen (z. B. Ethyl8, Propyl8 oder Phenyl8). Allgemein lässt sich dazu folgende vereinfachte Reaktionsgleichung aufstellen:

Indem man die Größe der einzelnen Moleküle und auch die Polymerisation der zugefügten Moleküle steuert, lassen sich Öle, Harze oder Kautschuke erzeugen. Siliconöle zersetzen sich auch bei sehr hohen Temperaturen nicht; außerdem sind sie gegenüber Metallen und den meisten Reagenzien chemisch inert (reaktionsträge). Zudem bleiben sie auch bei tiefen Temperaturen ausreichend dünnflüssig, bei denen gewöhnliche Kohlenwasserstofföle steif werden. Andererseits bleiben sie bei hohen Temperaturen genügend zähflüssig, bei denen normale Öle zu dünnflüssig werden. Siliconöle verwendet man z. B. in den Hydrauliksystemen von Flugzeugen. Siliconharze dienen als wärmebeständige Isolatoren, und Siliconkautschuk setzt man als Isolator sowie überall dort ein, wo die Elastizität und Zähigkeit bei hohen Temperaturen erforderlich sind.

Silicone dienen u. a. dazu, Keramik, Gewebe oder Papier wasserfest zu machen und werden beispielsweise auch in der Kosmetik und Medizin (z. B. plastische Chirurgie) verwendet.

Siehe auch organische Chemie; Kunststoffe; Fette und Öle