- Силиконы
-
Силико́ны (полиорганосилоксаны) — кислородосодержащие высокомолекулярные кремнийорганические соединения с химической формулой [R2SiO]n, где R = органическая группа (метильная, этильная или фенильная). Сейчас этого определения придерживаются уже крайне редко, 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».
Содержание
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 группы, в зависимости от молекулярного веса, степени сшивки, вида и количества органических групп у атомов кремния:
- «Силиконовые жидкости» — менее 3000 силоксановых звеньев.
- «Силиконовые эластомеры» — от 3000 до 10000 силоксановых звеньев.
- «Силиконовые смолы» — более 10000 силоксановых звеньев и высокая степень сшивки.
Синтез
Полиорганосилоксаны синтезируются стандартными методами химии полимеров, включая поликонденсацию и полимеризацию.
Один из наиболее распространенных 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:
- R2SiX2 + 2H2O R2Si(OH)2 + 2HX
- nR2Si(OH)2 (R2Si-O)n + H2O
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
Силикон нашел 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 обуславливает их высокую востребованность в разных областях.
Силиконовые жидкости и их эмульсии широко применяются в качестве или в основе:
- силиконовых антиадгезионных смазок для пресс-форм,
- гидрофобизирующих жидкостей,
- силиконовых масел и пластичных (консистентных) смазок,
- силиконовых амортизационных и демпфирующих жидкостей,
- силиконовых теплоносителей и охлаждающих жидкостей,
- силиконовых диэлектрических и герметизирующих составов,
- силиконовых пеногасителей,
- различных добавок и модификаторов.
Силиконовые эластомеры применяются в виде:
- силиконовых низкомолекулярных и высокомолекулярных каучуков,
- силиконовых герметиков холодного отверждения,
- силиконовых резин горячего отверждения (высокомолекулярных),
- 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.
Cиликон 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 в любых промышленностях.
Вопросы словоупотребления
Нередко возникают ошибки при переводе с английского языка из-за схожести написания английских терминов silicon (кремний) и silicone (силикон) (см. ложные друзья переводчика). В частности, именно таким образом в русском языке появился расхожий топоним «Силиконовая долина».
См. также
В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 31 мая 2011.Гексафторосиликат натрия (Na2[SiF6]) • Гексафторосиликат(IV) калия (K2[SiF6]) • Карбид кремния (SiC) • Кремнефтористоводородная кислота (H2[SiF6]) • Кремниевые кислоты (SiO2•n H2О) • Метасиликат калия (K2SiO3) • Метасиликат натрия (Na2SiO3) • Метилсилан (CH3-SiH3) • Муассанит • Нитрид кремния (Si3N4) • Оксид кремния(II) (SiO) • Оксид кремния(IV) (SiO2) • Ортосиликат натрия (Na4SiO4) • Полевые шпаты • Силаны (SinH2n+2) • Силикагель (n SiO2•m H2O) • Силицид сурьмы (Si3Sb4) • Силиконовое масло • Силиконы ([R2SiO]n) • Силицид ванадия (V3Si) • Силицид висмута (Si3Bi4) • Силицид кальция (CaSi2) • Силицид лития (Li6Si2) • Силицид магния (Mg2Si) • Силицид молибдена (MoSi2) • Силицид полония (SiPo2) • Силицид рения (ReSi) • Сульфид кремния (SiS2) • Тетрабромид кремния (SiBr4) • Тетраиодид кремния (SiI4) • Тетрасиликат калия (K2Si4O9•H2O) • Тетрафторид кремния (SiF4) • Трихлорсилан (SiHCl3) • Хлорид кремния(IV) (SiCl4) • Хлориды кремния
Категории:- Соединения кремния
- Полимеры
- Кремнийорганические соединения
- Косметические вещества
Wikimedia Foundation. 2010.