Silikone: Struktur, Eigenschaften und Anwendungen

Silikone sind synthetische Polymere auf Basis anorganisch-organischer Polysiloxane mit der generellen Wiederholungseinheit (–Si–O–)ₙ und organischen Substituenten, typischerweise Methyl-, Phenyl- oder Fluoralkylgruppen. Die Si–O–Si-Rückgratbindung weist eine hohe Bindungsenergie und einen großen Bindungswinkel auf, was zu ausgeprägter thermischer Stabilität, Oxidationsbeständigkeit und Flexibilität bei tiefen Temperaturen führt.

In der Werkstofftechnik treten Silikone als Öle, Elastomere, Harze und Gele auf. Vernetzte Silikonelastomere zeigen eine niedrige Glasübergangstemperatur, geringe Oberflächenenergie, sehr gute Witterungs- und UV-Beständigkeit sowie gute elektrische Isoliereigenschaften. Gleichzeitig ist die mechanische Festigkeit moderat, weshalb oft Füllstoffe (z. B. pyrogene Kieselsäure) zur Verstärkung eingesetzt werden.

Wichtige Anwendungsfelder umfassen Dicht- und Klebstoffe, Elastomerdichtungen, Formmassen, Beschichtungen, elektronische Verguss- und Schutzmaterialien sowie Medizin- und Implantatwerkstoffe. Die chemische Inertheit und Biokompatibilität vieler Silikone sind für medizinische Anwendungen entscheidend, während die hohe Temperaturbeständigkeit sie für Hochtemperaturdichtungen und elektrische Isolierungen prädestiniert.

Aktuelle Forschungsgebiete betreffen biobasierte Silikone (Ersatz petrochemischer organischer Substituenten durch nachwachsende Rohstoffe), wiederverwertbare Silikone (z. B. dynamisch kovalent vernetzende Netzwerke mit Reprozessierbarkeit) sowie biologisch abbaubare Silikone, bei denen durch modifizierte Siloxanstrukturen oder Copolymere eine kontrollierte Degradation in umweltrelevanten Zeitskalen ermöglicht werden soll, ohne die anwendungskritischen Eigenschaften vollständig zu verlieren.

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