Grundlagen der Silikonchemie
Die Grundlage von Silikon (Englisch: silicone) bildet Silizium (Si, Englisch: silicon). Silizium ist nach Sauerstoff (O) das zweithäufigste Element auf der Erde: die Erdkruste besteht zu ca. 28% aus Silizium.
Seit 1958 gibt es ein patentiertes Verfahren zur Herstellung von vulkanisierten Silikonpolymeren. Im nachfolgenden Text finden Sie allgemeine Angaben zur Produktion und Zusammensetzung von Silikon. Bitte lesen Sie auch die Gebrauchsinformationen, die jedem Produkt beiliegen.
Silizium ist ein tetravalentes Element, d.h. es kann 4 kovalente Bindungen eingehen. Es ist im Periodensystem in der Gruppe IV direkt unter Kohlenstoff (C) angeordnet. Silizium hat eine starke Affinität zu Sauerstoff. Sowohl natürlich vorkommende als auch synthetische Produkte auf Siliziumbasis weisen Silizium-Sauerstoffbindungen auf. Bedingt durch die Valenzen (4 für Silizium, 2 für Sauerstoff) kann so ein makromolekulares Molekül entstehen. Das Silikongerüst enthält abwechselnd Silizium- und Sauerstoffatome in wiederkehrenden Einheiten, die Siloxan genannt werden.
Moleküle, die aus mehreren Siloxaneinheiten bestehen, werden Polysiloxan, oder Silikon, genannt. An jedes zentrale Siliziumatom können zusätzlich zwei Kohlenstoffatome, typischerweise in Methylgruppen (CH3), gebunden sein. An die endständigen Siliziumatome sind typischerweise drei Methylgruppen gebunden.
Die so gebildeten Ketten, Polydimethylsiloxan, können linear oder verzweigt sein. Kettenlängen können von einigen wenigen Einheiten bis hin zu einigen tausend Einheiten variieren. Je nach gebundenen Gruppen und Herstellungsart kann Silikon dünnflüssig, hoch viskos oder fest sein.
Silikonöle bestehen aus unverzweigten, kurzen Ketten. In verschiedenen Reinheitsgraden finden sie z.B. als Öle in der Heizungs-, Kühl- und Hydrauliktechnologie Verwendung. Auch als Schmier- und Füllstoff findet Silikonöl in diesen Bereichen Anwendung. In der Lebensmittelindustrie wird es unter anderem zur Schaumverringerung bei der Herstellung von Zucker- und Gemüseprodukten eingesetzt. Die positive Eigenschaft der Schaumverringerung wird z.B. in der Behandlung von Koliken bei Säuglingen durch orale Verabreichung genutzt. Silikonöle höchsten Reinheitsgrades werden in der pharmazeutischen Industrie und in der Medizinprodukteindustrie verwendet.
In Silikongel sind die Ketten untereinander zu einem dreidimensionalen Netzwerk verbunden. Diese Quervernetzung wird durch Platinzugabe katalysiert. Das Material wird entweder bei hohen Temperaturen (H.T.V.: high temperature vulcanized) oder Raumtemperatur (R.T.V.: room temperature vulcanized) vulkanisiert.
Die Zwischenräume des Netzwerks sind gefüllt mit Silikonöl. Silikongel wird z.B. als Füllmaterial für Implantate verwendet.
Silikonelastomere sind sehr stark miteinander verknüpfte Ketten, ohne größere Freiräume zwischen den Ketten. Hinzugabe von amorphem (nicht kristallinem) Silikat (Kieselerde, engl.: silica, chem.: Silikondioxid, SiO2) erhöht die mechanische Stabilität. Zugabe von sehr feinem Silikat resultiert in transparenten Silikonelastomeren. Silikonelastomere werden in der Lebensmittelindustrie z.B. zur Beschichtung von Lebensmitteln verwendet. Auch Silikonschläuche sind Silikonelastomere. Unabhängig vom Füllmaterial besteht die Hülle aller Mammaimplantate aus Silikonelastomer.
Weitere Eigenschaften des Silikons:
Silikon ist von ca. -70°C bis +250°C temperaturstabil. Silikon weist eine hohe Resistenz gegen Scherkräfte, Materialalterung, Oxidation und Hydrolyse auf. Silikon, in der Anwendung für Implantate, ist chemisch inert und biokompatibel.
Silikon wird seit über 40 Jahren für medizinische Produkte verwendet. Langjährige klinische Erfahrungen und eine Vielzahl von durchgeführten Tests an Implantaten, Beschichtungen etc. belegen die Sicherheit von Silikon in medizinischen Anwendungen. Silikongelgefüllte Implantate entsprechen in Tast- und Bewegungsverhalten dem Weichteilgewebe.