Interested Article - Силиконы

belle
  • 2020-04-27
  • 1

Полидиметил-силоксан — простейший представитель силиконов

Силико́ны (полиорганосилоксаны) — кислородосодержащие высокомолекулярные кремнийорганические соединения с химической формулой [R 2 SiO] n , где R = органическая группа (метильная, этильная или фенильная). Сейчас этого определения придерживаются уже крайне редко [ прояснить ] , и в «силиконы» объединяются также полиорганосилоксаны (например силиконовые масла типа ПМС, гидрофобизаторы типа ГКЖ или низкомолекулярные каучуки типа СКТН) и даже кремнийорганические мономеры (различные силаны ), стирая различия между понятиями «силиконы» и «кремнийорганика».

Строение

Силиконы имеют строение в виде основной неорганической кремний-кислородной цепи (…-Si-O-Si-O-Si-O-…) с присоединёнными к ней боковыми органическими группами, которые крепятся к атомам кремния. В некоторых случаях боковые органические группы могут соединять вместе две или более кремнийорганических цепей. Варьируя длину основной кремнийорганической цепи, боковые группы и перекрёстные связи, можно синтезировать силиконы с разными свойствами.

Силиконы делятся на три , в зависимости от молекулярного веса, степени сшивки, вида и количества органических групп у атомов кремния:

  1. «Силиконовые жидкости » — менее 3000 силоксановых звеньев.
  2. «Силиконовые эластомеры » — от 3000 до 10000 силоксановых звеньев.
  3. «Силиконовые смолы » — более 10000 силоксановых звеньев и высокая степень .

Синтез

Полиорганосилоксаны синтезируются стандартными методами химии полимеров , включая поликонденсацию и полимеризацию.

Один из наиболее распространённых методов — гидролитическая поликонденсация функционализированных диорганосиланов — дихлорсиланов, диалкокси- и диацилокси, диаминосиланов. Метод основан на гидролизе функциональных групп, ведущих к образованию неустойчивых диорганосиланолов, которые олигомеризуются с образованием циклосилоксанов:

R 2 SiX 2 + 2H 2 O R 2 Si(OH) 2 + 2HX
nR 2 Si(OH) 2 (R 2 Si-O) n + H 2 O

Образующиеся в реакционной смеси циклосилоксаны далее полимеризуются по анионному или катионному механизму:

Наиболее энергично процесс гидролитической поликонденсации идет с дихлорсиланами, однако в этом случае выделяется хлороводород , что, в некоторых случаях, таких как синтез полимеров для изделий медицинского назначения, неприемлемо. В этих случаях используют диацетоксисиланы — при этом в процессе гидролитической поликонденсации образуется нетоксичная уксусная кислота, однако процесс протекает значительно медленнее.

Для синтеза силиконовых каучуков с молекулярной массой ~ 600000 и выше используется ионная полимеризация заранее синтезированных циклосилоксанов.

Замещённые силановые прекурсоры с большим количеством кислотообразующих групп и меньшим количеством алкильных групп, таких как метилтрихлорсилан, могут использоваться для ввода разветвлений и/или поперечных сшивок в полимерных цепях. В идеальном случае каждая молекула такого соединения станет точкой разветвления. Это используется в производстве твёрдых силиконовых резин. Аналогично, прекурсоры с тремя метильными группами могут использоваться для ограничения молекулярного веса, поскольку каждая такая молекула реагирует с одним реакционным центром и, таким образом, образует конец силиконовой цепочки.

Современные силиконовые резины производятся из тетраэтоксисилана , который реагирует более мягко и контролируемо, чем хлорсиланы.

Применение

Силиконовый герметик

ХСиликон нашёл широкое применение в строительстве и в быту. Силиконы обладают рядом уникальных качеств в комбинациях, отсутствующих у любых других известных веществ: способности увеличивать или уменьшать адгезию , придавать гидрофобность, работать и сохранять свойства при экстремальных и быстроменяющихся температурах или повышенной влажности, диэлектрические свойства, биоинертность, химическая инертность, эластичность, долговечность, экологичность. Это обусловливает высокий спрос на них в разных областях .

Силиконовые жидкости и их эмульсии широко применяются в качестве или в основе:

Силиконовые эластомеры применяются в виде:

  • силиконовых низкомолекулярных и высокомолекулярных каучуков,
  • силиконовых герметиков холодного отверждения ,
  • ,
  • силиконовых компаундов холодного отверждения (низкомолекулярных),
  • жидких силиконовых резин горячего отверждения (LSR).

Силиконовые смолы чаще всего применяются в сополимерах с другими полимерами (силикон/алкиды, силикон/полиэфиры и т. д.) в составах для нанесения покрытий, отличающихся стойкостью, электроизоляционной способностью или гидрофобностью.

Силикон используется для изготовления уплотнений — силиконовых прокладок, колец, втулок, манжет, заглушек и многого другого. Силиконовые изделия обладают рядом качеств, позволяющих использовать их даже в таких условиях, где применение традиционных эластомеров неприемлемо. Изделия из силикона сохраняют свою работоспособность от −60 °C до +200 °C. Из морозостойких типов силиконовых резин — от −100 °C, из термостойких — до +300 °C. Уплотнительные кольца из силикона устойчивы к воздействию озона , морской и пресной воды (в том числе кипящей), спиртов , минеральных масел и топлив, слабых растворов кислот , щелочей и перекиси водорода .

Силиконовые изделия устойчивы к воздействию радиации, УФ излучения, электрических полей и разрядов. При температурах выше +100 °C они превосходят по изоляционным показателям все традиционные эластомеры. Физиологическая инертность и нетоксичность силиконовых изделий используются практически во всех отраслях промышленности.

Силиконовые материалы загораются с трудом, а при горении выделяют не чёрную сажу ( углерод ), а белую ( диоксид кремния ). Некоторые кремнийорганические резины в течение непродолжительного времени могут выдерживать температуру более 840°C, после прекращения действия огня резина очень быстро затухает .

Вопросы словоупотребления

Термин silicone предложен в 1901 году английским химиком для полидифенилсилоксана по аналогии с ketone ( кетон ) для бензофенона из-за схожести формул: в кетонах карбонильная группа связана с двумя углеводородными радикалами, в силиконах схожим образом с углеводородными радикалами связана группа SiO. Первоначально Киппинг даже использовал термин silicoketone . Ошибочность названия была понятна изначально, поскольку кетоны являются мономерами . Полным аналогом кетона по структуре, с атомом кремния, связанным двойной связью с атомом кислорода, является .

Нередко возникают ошибки при переводе с английского языка из-за схожести написания английских терминов silicon [ˈsɪlɪkən] « кремний » и silicone [ˈsɪlɪkəʊn] «силикон» (см. ложные друзья переводчика ). В частности, именно таким образом в русском языке появился расхожий топоним « Силиконовая долина ». В английском языке термины silicon и silicone также иногда вызывают путаницу.

Распространённость подделок

Из-за высокой стоимости силиконов в продаже нередки их подделки, чаще всего подделывается силиконовая резина и силиконовые герметики: их подменяют полихлорвинилом и акриловыми герметиками.

В отличие от силиконовых каучуков подделки теряют эластичность при отрицательных температурах.

Примечания

  1. Наталия Лескова. Не хлором единым // В мире науки . — 2020. — № 4/5 . — С. 74-80 .
  2. Долгов О. Н., Воронков М. Г., Гринблат М. П. Кремнийорганические жидкие каучуки и материалы на их основе — Ленинград. : Химия, 1975. — С. 63
  3. ; Earnshaw, Alan. Chemistry of the Elements (неопр.) . — 2nd. — , 1997. — ISBN 0080379419 .
  4. , L.L. Lloyd. XLVII.?Organic derivatives of silicon. Triphenylsilicol and alkyloxysilicon chlorides (англ.) // : journal. — Chemical Society , 1901. — Vol. 79 . — P. 449−459 . — doi : .
  5. V. N. Khabashesku, Z. A. Kerzina, K. N. Kudin, O. M. Nefedov. Matrix isolation infrared and density functional theoretical studies of organic silanones, (CH 3 O) 2 Si=O and (C 6 H 5 ) 2 Si=O (англ.) // : journal. — 1998. — Vol. 566 , no. 1−2 . — P. 45−59 . — doi : .

См. также

Литература

  • Миле Р. Н., Льюис Ф. М., Силиконы, пер. с англ., М.,1964;
  • Hans-Heinrich Moretto, Manfred Schulze, Gebhard Wagner, "Silicones" Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005, Wiley-VCH, Weinheim.

Ссылки

  • (Virtual Chembook, Elmhurst College)
Источник —

belle
  • 2020-04-27
  • 1
  • Tags:

Same as Силиконы

The title for the last searches