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L’industria dei composti siliconici: le emulsioni siliconiche


Un lubrificante o un agente anti-schiumogeno è un additivo chimico che riduce e ostacola la formazione di schiuma nei liquidi all'interno di processi industriali. I termini anti-schiuma e lubrificante sono spesso utilizzati in modo intercambiabile. Gli agenti comunemente usati sono oli insolubili, polidimetilsilossani e altri siliconi, alcuni alcoli, stearati e glicoli. L'additivo è usato per prevenire la formazione di schiuma o viene aggiunto per rompere una schiuma già formata.

I composti siliconici sono tra gli additivi lubrificanti più utilizzati nei processi industriali in larga scala, sia per la loro versatilità sia per la semplicità con la quale sono prodotti.

Ogni prodotto a base di silicone è prodotto per essere utilizzato in specifiche nicchie di mercato. Molti prodotti contengono additivi come polioli, zuccheri, come il sorbitolo, e altri additivi, come glicole dietilenico e la glicerina. I prodotti più recenti includono agenti detergenti e antiossidanti.

Cosa sono le emulsioni siliconiche?

Le emulsioni siliconiche sono composti chimici a base di silicone costituiti da polimeri con catene di silicio. Si tratta, infatti, di composti polimerici formati da catene di atomi di silicio legate all’ossigeno. Le due valenze restanti del silicio si legano ai gruppi organici, come quelli di metile o altri gruppi, determinando una struttura reticolare.

Questi agenti possono essere trovati semplicemente sotto forma di olio o di emulsione di olio in acqua. Il composto siliconico è costituito da una silice idrofobica dispersa in un olio di silicone. Di solito vi vengono aggiunti emulsionanti per garantire che il silicone si diffonda rapidamente e al meglio nel mezzo schiumoso. Il composto di silicone potrebbe anche contenere glicoli di silicone e altri fluidi siliconici modificati.

Nonostante i composti del silicone siano stati usati da circa cinquant'anni, la vera natura di questi materiali rimane di difficile conoscenza alla media dei produttori. Questo è veramente un peccato, poiché la chimica dell'atomo di silicio e quella dei composti di silicone risultanti è oggigiorno largamente disponibile e semplice da attuare in laboratorio, anche a bassi costi.

Le emulsioni di silicone possono essere suddivise in tre gruppi a seconda del tipo di emulsionatore utilizzato, e possono essere: anioniche, cationiche e non ioniche. La maggior parte delle emulsioni sono non ioniche in quanto sono compatibili con entrambi gli altri sistemi, ma a seconda dell'applicazione possono essere scelte emulsioni cationiche o anioniche.

Storicamente, i composti siliconici sono stati disponibili come materiali oleosi insolubili in acqua. Ciò ha limitato il numero di composti siliconici che si potevano utilizzare in molte applicazioni.

Tutte le emulsioni siliconiche comprendono: (1) acqua, tipicamente almeno al 40%, (2) silicone (tipicamente al 55%) e (3) il restante composto da tensioattivo per stabilizzare l’emulsione. Il fatto che il silicone sia contenuto in un'emulsione per necessità richiede che le molecole siano trasportate attraverso una micella. Dal momento che si instaura un equilibrio chimico tra il silicone e le molecole del substrato, come tessuto, fibra, metallo, gomma, capelli o pelle, gran parte del silicone finisce nell'acqua di lavaggio. Ciò non solo rappresenta uno spreco e un uso inefficiente di materie prime costose, ma vi sono reali preoccupazioni di tipo ambientale poiché l'acqua di lavaggio finisce nelle fogne. Proprio per stabilizzare l’equilibrio instaurato vengono aggiunti particolari tensioattivi alla formulazione.