Dimeticona

El polidimetilsiloxano (PDMS), también conocido como dimetilpolisiloxano o dimeticona, pertenece a un grupo de compuestos organosilícicos poliméricos que se denominan comúnmente siliconas. El PDMS es el polímero orgánico basado en el silicio más utilizado y es particularmente conocido por sus inusuales propiedades reológicas (o de flujo).

Estructura 2D de la unidad de la dimeticona o PDMS
Estructura 2D de la unidad de la dimeticona o PDMS

El PDMS es ópticamente claro y, en general, inerte, no tóxico y no inflamable. Es uno de los varios tipos de aceite de silicona (siloxano polimerizado). Sus aplicaciones van desde las lentes de contacto y los dispositivos médicos hasta los elastómeros; también está presente en los champús (ya que la dimeticona hace que el pelo brille y sea resbaladizo), los alimentos (agente antiespumante), el calafateo, los lubricantes y las baldosas resistentes al calor.

Síntesis y estructura de la dimeticona

La fórmula química del PDMS es CH3[Si(CH3)2O]nSi(CH3)3, donde n es el número de unidades repetidas de monómero [SiO(CH3)2]. La síntesis industrial puede comenzar a partir del dimetildiclorosilano y el agua mediante la siguiente reacción neta:

La reacción de polimerización libera ácido clorhídrico. Para aplicaciones médicas y domésticas, se desarrolló un proceso en el que los átomos de cloro del precursor de silano se sustituyeron por grupos de acetato. En este caso, la polimerización produce ácido acético, que es menos agresivo químicamente que el ácido clorhídrico. Como efecto secundario, el proceso de curado es también mucho más lento en este caso. El acetato se utiliza en aplicaciones de consumo, como el calafateo de silicona y los adhesivos.

Ramas y terminaciones

La hidrólisis de Si(CH3)2Cl2 genera un polímero que termina con grupos de silanol (-Si(CH3)2OH]). Estos centros reactivos son típicamente “tapados” por la reacción con el cloruro de trimetilsililo:

Los precursores de silano con más grupos formadores de ácido y menos grupos metílicos, como el metiltricloro-silano, pueden utilizarse para introducir ramas o enlaces cruzados en la cadena de polímeros.

En condiciones ideales, cada molécula de ese compuesto se convierte en un punto de ramificación. Esto puede utilizarse para producir resinas de silicona dura. De manera similar, pueden utilizarse precursores con tres grupos metilo para limitar el peso molecular, ya que cada una de esas moléculas tiene sólo un sitio reactivo y por lo tanto forma el final de una cadena de siloxano.

Estructura de esferas de la dimeticona o PDMS
Estructura de esferas de la dimeticona o PDMS

El PDMS bien definido, con un bajo índice de polidispersidad y una gran homogeneidad, se produce mediante la polimerización anular aniónica controlada del hexametilciclotrisiloxano. Con esta metodología es posible sintetizar copolímeros de bloque lineal, copolímeros de bloque en forma de estrella de heterorrama y muchas otras arquitecturas macromoleculares.

El polímero se fabrica en múltiples viscosidades, que van desde un líquido fino y vertible (cuando n es muy bajo), hasta un semisólido espeso y gomoso (cuando n es muy alto). Las moléculas de PDMS tienen una columna vertebral (o cadenas) polimérica bastante flexible debido a sus enlaces de siloxano, que son análogos a los enlaces de éter utilizados para impartir gomosidad a los poliuretanos. Esas cadenas flexibles se enredan ligeramente cuando el peso molecular es elevado, lo que da lugar al inusualmente alto nivel de viscoelasticidad del PDMS.

Usos de la dimeticona o PDMS

El PDMS es un surfactante común y es un componente de los antiespumantes. El PDMS, en forma modificada, se utiliza como herbicida penetrante y es un ingrediente fundamental en los revestimientos repelentes del agua, como Rain-X.

La dimeticona es también el fluido de silicona activa en los diferenciales y acoplamientos de deslizamiento limitado de los automóviles. Este es usualmente un componente OEM no utilizable, pero puede ser reemplazado con resultados de rendimiento mixtos debido a las variaciones en la efectividad causadas por los pesos de recarga o presurizaciones no estándar.

El PDMS se utiliza comúnmente como resina para sellos en el procedimiento de la litografía blanda, lo que lo convierte en uno de los materiales más utilizados para la entrega de flujo en los chips de microfluidos. El proceso de la litografía blanda consiste en crear un sello elástico, que permite la transferencia de patrones de sólo unos pocos nanómetros de tamaño a superficies de vidrio, silicio o polímero.

Con este tipo de técnica, es posible producir dispositivos que pueden ser utilizados en las áreas de telecomunicaciones ópticas o en la investigación biomédica. El sello se produce a partir de las técnicas normales de fotolitografía o litografía por haz de electrones. La resolución depende de la máscara utilizada y puede alcanzar los 6 nm.

Dimeticona comercial
Dimeticona comercial

La dimeticona activada, una mezcla de polidimetilsiloxanos y dióxido de silicio (a veces llamada simeticona), se suele utilizar en medicamentos de venta libre como agente antiespumante y carminativo. También se ha propuesto al menos para su uso en lentes de contacto.

Los implantes mamarios de silicona están hechos de una cubierta de elastómero de PDMS, a la que se le añade sílice amorfa humeante, que envuelve el gel o la solución salina de PDMS.

Además, el PDMS es útil como tratamiento contra los piojos o las pulgas debido a su capacidad para atrapar insectos. También funciona como una crema hidratante que es más ligera y respirable que los aceites típicos.

Para más información D Is For Dimethicone