POLIMERII SILICON-ORGANICI, siliconi, reprezintă un grup mare de diferite lichide, cauciucuri și rășini. Toate conțin siliciu care este legat de carbonul organic direct sau prin oxigen (poliorganosiloxani).
Lichidele polimerice siliconice sunt inodore, diferă foarte mult în ceea ce privește vâscozitatea, punctul de fierbere și punctul de congelare. Ele sunt foarte rezistente la căldură și dacă ard, atunci cu mare dificultate, nu sunt foarte expuse la apă, majoritatea factorilor chimici și fizici care distrug materialele organice convenționale. La rândul lor, ele au o influență mică sau deloc asupra majorității materialelor organice cum ar fi materialele plastice, cauciucurile, vopselele sau țesuturile și organismele vii. Fluidele din silicon sunt bune materiale izolatoare electrice, sunt transparente și au proprietăți hidrofobe.
O astfel de combinație rară de proprietăți fizice permite utilizarea lor în aditivi pentru uleiurile de motor, pentru fabricarea diferitelor lubrifianți, hidraulice și fluide de amortizare utilizate într-o gamă largă de temperaturi pozitive și negative în gătit conserve compoziție și gemuri (pentru spumare de prevenire), în produsele cosmetice, lacuri și lacuri pentru impregnarea hainelor și țesăturilor de tapițare, în pelicule care acoperă pereții vaselor pentru depozitarea unor medicamente lichide sensibile la contactul cu suprafața sticlei Yu, o parte din mobilier și lustruit auto, echipamente medicale, producere de asfalt, etc. Peliculele subțiri, lăsate după tratamentul de suprafață cu lustruire cu organosiliciu și cârpe de lustruire impregnate, au proprietăți excepționale de praf și apă respingătoare. Suprafața după acest tratament nu este umezită de apă și este ușor curățată de murdărie.
Fluorurile polimerice din silicon sunt utilizate în formă pură. Acuratețea instrumentelor sensibile și rezistența lor la deteriorare sunt adesea crescute dacă polimerii de silicon sunt utilizați ca fluide de amortizare. Un lichid bine ales elimină jitterul nedorit și aruncă săgețile, chiar dacă aparatul prezintă vibrații semnificative. Lichidele siliconice organice permit eliminarea vibrațiilor volantelor în motoarele de diferite tipuri, de la motoarele de automobile la cele diesel. Polimerii polimerici au compresibilitate bună, ceea ce face posibilă utilizarea lor în amortizoarele de șocuri lichide ale șasiului de aeronave.
Deoarece cele mai multe materiale organice nu sunt respectate polimeri de silicon, fluide pe bază de silicon sunt adesea folosite sub formă de filme, pentru a facilita separarea produsului finit din matriță (cauciucurile de turnare sau materiale plastice și turnarea metalelor sub presiune).
Căldură și rezistență la apă de fluide pe bază de silicon cu proprietăți excelente de electroizolante și rezistența la spargere în câmpurile electrice permite utilizarea lor în izolarea motoarelor cu scânteie, echipamente radio sau cu raze X, antene, comutatoare, sisteme de aprindere a motorului marine, baterii și cabluri electrice. Ele oferă, de asemenea, o funcționare pe termen lung și fiabilă a condensatoarelor și a transformatoarelor mici destinate utilizării la temperaturi ridicate.
Fluidele din moleculele cărora la fiecare atom de siliciu sunt atașate o grupare metil CH3 și un atom de hidrogen H
au găsit o aplicație largă pentru prelucrarea (îmbrăcămintei) textilelor. Țesăturile tratate de ele au un aspect scump și sunt plăcute la atingere, pe lângă faptul că dobândesc proprietăți de respingere a apei. Pe ele nu există pete de lichide care conțin apă - lapte, băuturi răcoritoare, cafea și chiar cerneală. Mai mult, agentul de cuplare cu silicon nu este îndepărtat nici prin spălare, nici prin curățare uscată. Aceste avantaje sunt extrem de valoroase pentru îmbrăcăminte și țesături de tapițerie.
Resin. Rășinile siliconice, datorită proprietăților lor excelente, găsesc o varietate de aplicații. impermeabilitate apă excepțională, rezistență la căldură și alte calități valoroase ale materialelor pe baza lor s-au îmbunătățit fiabilitatea mașinilor și echipamentelor, pentru a reduce greutatea lor, reduce consumul de materiale și a contribuit la crearea de noi și îmbunătățite izolatori electrici, acoperiri de protecție etc. Mai jos sunt principalele domenii de aplicare a rășinilor siliconice.
Rășinile de acoperire sunt utilizate la fabricarea vopselelor, lacurilor și emailurilor pentru a îmbunătăți aspectul și pentru a proteja obiectele de coroziune și de expunerea la temperaturi ridicate (de exemplu, în cazul coșurilor metalice).
Lianții pentru laminate sunt utilizați pentru a uni un număr mare de straturi de hârtie, țesătură, azbest sau fibră de sticlă în blocuri pentru a obține materiale de tablă puternice și fiabile # 150; dielectrice stratificate utilizate pentru fabricarea panourilor electrice, izolatoarelor și garniturilor din transformatoarele de înaltă tensiune.
Rășinile pentru acoperirile de decuplare sunt utilizate în cazul în care este necesară o suprafață "ne-lipicioasă" (antiaderență). Exemple sunt acoperirile pentru tăvi de copt în brutării și producătorii de vafe.
Rășinile rezistentă la apă sunt utilizate în compozițiile pentru impregnarea sau acoperirea zidăriei și pentru producerea de beton rezistent la apă.
Formele de rășini sunt similare cu lianții pentru laminate, singura diferență fiind faptul că folosesc materiale de umplutură în loc de țesut sau de hârtie. Aceste rășini pot fi date în cea mai complexă formă. Dintre acestea, bucșe, unelte, părți ale comutatoarelor electrice, conectori, cartușe, echipamente electronice și motoare sunt perforate.
Materiale electroizolante realizate din rășini siliconice, rezistente la căldură, rezistente la medii ozonice și corozive. Tranziția la părți din astfel de rășini permite îmbunătățirea caracteristicilor tehnice și durabilității echipamentelor electrice.
Elastomeri. polimeri organosiliconice cu greutăți moleculare mari după tratamentul termic corespunzător capsat reticulate între moleculele lor care rezultă, pentru a forma cauciuc siliconic cu întărire ulterioară elastomeri care sunt obținute aproape imposibil de distins de cauciuc derivat din cauciuc natural. În funcție de gradul de reticulare, este posibilă schimbarea proprietăților (elasticitate, rezistență, duritate etc.) a materialelor rezultate. Cauciucul siliconic este elastic sub tensiune și înapoi. Ele pot fi turnate în foi, țevi sau produse de formă complexă și, de asemenea, transformate într-o masă care se solidifică la temperatura camerei. Ei își păstrează elasticitatea la temperaturi suficient de scăzute, când cauciucul sintetic convențional devine fragil și la temperaturi destul de ridicate, când cauciucul obișnuit se transformă într-o masă lipicioasă. De asemenea, acestea nu sunt supuse îmbătrânirii, vremii, apei, electricității, majorității acizilor, alcalinilor, sărurilor și uleiurilor.
Astfel de proprietăți ale elastomerilor poliorganosiliconici sunt de neprețuit pentru multe scopuri speciale. O listă incompletă de produse include: garniturile și dopurile din fiare de călcat cu aburi de uz casnic și prăjitoare de pâine; Tuburi izolatoare pentru protecția bujiilor și a echipamentelor electrice în mașini, avioane și nave; Izolare pentru condensatori și transformatoare; Izolatoare pentru corpuri de iluminat exterior, cuptoare electrice și încălzitoare, motoare și sisteme de navigație; garnituri și chituri elastice; acoperiri pentru țesături din fibră de sticlă și azbest și plăcuțe de etanșare pentru aeronavele care zboară la altitudini mari (a se vedea, de asemenea, cauciuc și cauciuc).
Siloxanii conțin doi sau mai mulți atomi de siliciu legați prin unul sau mai mulți atomi de oxigen:
Doi atomi de siliciu legați în acest fel formează disiloxan, tri-trisiloxan; polisiloxan conține un număr mare de atomi de siliciu în moleculă. Inel închis de atomi de siliciu și oxigen
formează ciclosiloxan (în acest caz - cicloprisiloxan, deoarece este o structură ciclică cu trei atomi de siliciu).
Pentru a elibera legăturile de siliciu (prezentate în aceste exemple sub formă de liniuțe), pot fi atașați alți atomi de oxigen. Dacă toate legăturile de siliciu sunt atașate la oxigen, formând o structură regulată, atunci avem de-a face cu dioxid de siliciu (silice sau cuarț) SiO2 # 150; unul dintre cei mai obișnuiți compuși din scoarța pământului. Cu siliciu, mici grupuri organice pot fi legate. Cu grupări metil (# 150; CH3) se formează metilsiloxani (sau metil siliconi) # 150; produse chimice foarte valoroase. Dacă fiecare atom de siliciu este legat la trei grupe metil, se formează hexametildisiloxan:
Este un lichid volatil care arată ca benzina incoloră.
Două grupe metil atașate la fiecare atom de siliciu în cele mai valoroase produse ale tuturor tipurilor de siliconi industriale - în siloxanes ciclice și liniare, exemple care pot servi drept octametilciclotetrasiloxan (I) și polidimetilsiloxan (II):
Sunt cunoscute metode pentru transformarea ciclosiloxanilor în polidimetilsiloxani, care pot consta din 15 000 sau mai multe unități de dimetilsiloxan. Poate preveni formarea de molecule polidimetilsiloxani atât de mare prin adăugarea unei substanțe care conține unități trimetilsiloxan pentru a rupe lanț polidimetilsiloxan de creștere în atingerea lungimii dorite. Aceasta produce una dintre varietățile de lichide organosiliciene cu o structură
Viscozitatea acestor compuși crește odată cu creșterea n. care corespunde tranziției de la lichide foarte lichide, de tip benzină, la uleiuri mai vâscoase și, în final, la substanțe rășinoase. Dacă un singur grup organic este atașat la siliciu, atunci apare o structură de rețea caracteristică rășinilor polisiloxanice:
În mod tipic, în astfel de rășini disponibile în comerț, R # 150; aceștia sunt grupări metil sau fenil (C6H5).
Siloxanii pot fi obținuți prin combinarea unităților structurale de toate aceste tipuri, adică cu una, două, trei grupuri organice cu sau fără siliciu. Grupurile organice pot fi aceleași sau o combinație de diferite tipuri de grupuri. Schimbând tipul și numărul de grupuri cu siliciu, puteți obține o varietate aproape infinită de structuri. În majoritatea polimerilor organosiliciu, astfel de grupări sunt de obicei metil, fenil sau o combinație a acestora selectată pentru a produce anumite proprietăți.
Istoric istoric. Crearea unei mari varietăți de compuși organo-siliciu, produsă de industria modernă, a fost precedată de activitatea multor chimiști de mai bine de 150 de ani. Începutul a fost pus de J. Bercelius cu descoperirea siliciului (1823) (a se vedea SILICON). El a arătat că siliciul se aprinde și arde puternic în curentul de clor gazos fierbinte pentru a forma o substanță lichidă cu un miros asfixios. Acesta este tetraclorura de siliciu SiCl4 # 150; compus foarte reactiv. Cu apă, tetraclorura de siliciu formează cu ușurință dioxid de siliciu și acid clorhidric:
În 1844 chimistul francez Ebelman a arătat că SiCl4 reacționează cu alcoolul, formând un lichid plăcut mirositor # 150; tetraetilortosilicat (tetraetoxisilan), utilizat în timpul nostru în cantități mari în producția de polimeri organosilici:
În 1857, F. Wöhler a încălzit siliciul cu acid clorhidric și a primit un lichid fuming - triclorosilan HSiCl3. un alt intermediar important pentru producerea de polimeri organosilici.
Sh.Fridel, profesor la Sorbona și Dzh.Krafts student din Boston, care a studiat la Paris, a raportat în 1863 că au obținut un compus în care un radical organic este legat direct de siliciu, și, prin urmare, se consideră că acești cercetători au realizat cea mai importantă sinteză în istoria compușilor organosilici. Metoda pe care o foloseau astăzi ar fi considerată laborioasă, dar a dus la succes. Ei au pregătit un compus de zinc-aer lichid inflamabil, dietilzinc, a fost amestecat cu tetraclorură de siliciu și amestecul a fost sudat la un tub de sticlă, care a fost încălzit la 160 ° C:
Noul compus de siliciu # 150; tetraetilsilan, spre deosebire de oricare dintre compușii lichizi cunoscuți anterior, s-a dovedit a fi foarte inert: apa, acizii și alcaliile nu au acționat. Această lucrare a atras atenția tânărului chimist german A. Ladenburg. Ladenburg a găsit o modalitate de a controla reacția cu dietil zinc, astfel încât a devenit posibil să atașați opțional la siliciu unu, doi, trei sau patru grupări etil. Dietoxietoxisilanul său dietil (C2H5) 2Si (OC2H5) 2 a reacționat cu apă pentru a forma un alcool și un lichid uleios:
(B grupări dietildietoksisilane etil atașate direct la siliciu conectat în mod eficient foarte ferm, dar grupe etoxi ușor îndepărtate formează o emulsie apă-alcool c.) Lichidul rezultat se descompune numai la temperaturi foarte ridicate și nu se solidifica la temperaturi mult sub punctul de îngheț al apei. Deci, în 1872 Ladenburg sintetizat precursor al polimerilor moderni silicon industrial, dar a luat o mulțime de îmbunătățiri înainte de a devenit posibil să se dezvolte polimeri de silicon industriale.
contribuție semnificativă la studiul compușilor organici ai siliciului, în perioada 1898 # 150; 1939 a introdus F.Kipping Universitatea din Nottingham din Anglia. La sfârșitul anilor 1930, doar câțiva chimiști au realizat valoarea potențială enormă a polisiloxanelor. Printre ei s-au aflat J.Hide (Corning Glassworks) și R. McGregor de la Institutul Mellon din SUA și KA Andrianov din Rusia.
În 1945, Yu.Rokhov a descoperit că vaporii de cloruri organice reacționează cu siliciul încălzit, formând organoclorosilani. Procesul se desfășoară cel mai ușor cu clorura de metil. În mod ideal, reacția este descrisă prin următoarea ecuație:
Procesul poate fi controlat prin favorizarea acestei reacții, dar în toate cazurile se formează produșii secundari CH3SiCl3. (CH3) 3SiCl, SiCI4. HSiCl3. CH3 SiHCl2. Si2CI6 și mulți alți compuși. Aproape toate pot fi folosite. Pentru a separa produsele, amestecul este distilat, iar substanțele obținute sunt utilizate pentru a sintetiza diferiți polimeri de silicon. Procesul este convenabil pentru producerea pe scară largă a compușilor organosilici. Această descoperire a provocat o nouă explozie de interes în chimia și tehnologia polimerilor organosilici.
Curând un alt proces remarcabil a fost descoperit, care utilizează hidrocarburi ieftine și triclorură de bor ca un catalizator. Acest lucru a permis reducerea costului de producție a unui întreg spectru de compuși organo-siliciu și prețul produselor comercializabile. Două exemple ale acestui proces sunt prezentate mai jos:
Atunci când trimetilclorosilanul este tratat cu apă, are loc hidroliza sa și una dintre cele mai simple fluide siliconice industriale, hexametildisiloxanul:
Hidroliza unui amestec de trimetilclorosilan și dimetildiclorosilan conducând la un compus mai complex este reprezentată de ecuația
În prezența unui exces de dimetildiclorosilan, se formează polimeri de tipul menționat deja:
Sobolevsky M.V. etc. Proprietăți și aplicații ale produselor organosiliconice. M. 1975
Khananashvili LM Andrianov K.A. Tehnologia monomerilor și polimerilor elementali-organici. M. 1983
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: