Szilíciumorganikus polimerek 1
Szilikon polimerek, szilikonok, képviselik egy nagy csoport a különböző folyadékokat, gyanták és gumik. Ezek mindegyike tartalmaz egy kötődő szilíciumot szerves szén, akár közvetlenül, akár oxigén (szerves polisziloxánokat).
Szilíciumorganikus polimer folyadékok szagtalanok, nagyban viszkozitása, hőmérséklete forralás és fagyasztás. Ezek nagyon hőálló, és ha világít, nagy nehezen, nem csak víz hatásának tesszük ki, a legtöbb kémiai és fizikai tényezők, amelyek elpusztítják a hagyományos szerves anyagok. Viszont nagyon kevés hatása, vagy nincs hatása egyáltalán a legtöbb szerves anyagok, mint a műanyag, gumi, festékek vagy élő szövetek és szervezetek. Szilikon folyadékok közé tartoznak a jó villamos szigetelő anyagok átlátszóak és hidrofób tulajdonságok.
Az ilyen ritka kombináció fizikai tulajdonságai lehetővé teszi azok használatát adalékanyagok motorolajok, a gyártás különböző kenőanyagok, hidraulikus és csillapító használt fluidumok széles pozitív és negatív hőmérséklet a főzés összetétele és dzsemek (habosítására megelőzés), a kozmetikumok, festék bevonat impregnálására ruhát és kárpitok, filmek, amely a vérerek falában tárolni néhány folyékony gyógyszereket, amelyek érzékenyek a kapcsolatot az üveg poverhnos yu, egy része a bútorok és az autó fényezők, orvosi berendezések, aszfalt gyártás, stb Vékony fóliák az elhagyta a kezelés után, és szilikon polírozza a felület az impregnált textília polírozás, kivételes por- és víztaszító tulajdonságokkal. A felületi következő ilyen kezelést nem nedvesíti a víz és könnyen tisztítható a szennyeződéstől.
Szilíciumorganikus polimer használt folyadékok a tiszta formában. A pontosság az érzékeny eszközök és ezek ellenállnak a károsodásnak gyakran emelkedik, ha szilikon polimereket alkalmazunk lengéscsillapító folyadék. Jól illeszkedik folyadék kiküszöböli a nemkívánatos vibrálást és ugrik nyíl, akkor is, ha a készülék ki van téve nagymértékű vibrációt. Szilikon folyadékok lehetővé teszik eltávolítani rezgés lendkerekek motorok különböző típusú gépjármű motorok mozdony dízel. Szilikon polimerek jó összenyomhatósága, ami lehetővé teszi, hogy alkalmazzák őket a folyékony lengéscsillapítók repülőgép futómű.
Mivel a legtöbb szerves anyagok nem tapadt szilikon polimerek, szilikon folyadékok gyakran használják a film formájában, elválasztásának megkönnyítésére a késztermék a szerszámból (a formázó kaucsukok és műanyagok és fém öntési nyomás alatt).
Hő-és vízálló szilikon folyadékok kiváló elektromos szigetelő tulajdonságokkal szemben ellenállóbbá teszi az elektromos mező lehetővé teszi azok használatát elszigeteltségének szikra motorok, rádiós vagy röntgen berendezések, antennák, kapcsolók, hajómotor gyújtású rendszerek, akkumulátorok és elektromos kábelek. Azt is biztosítani a hosszú távú és megbízható működését kondenzátorok és transzformátorok kis használatra szánt magas hőmérsékleten.
A folyadékok, amely molekulák az egyes szilíciumatomhoz kötve egy metilcsoport CH3 és egy hidrogénatom H
Azt már széles körben használják feldolgozás (csávázás) textíliák. Kezelt textíliák általuk drágák kedves és kellemes tapintású mellett egyre vízlepergető. Nem maradnak a foltokat vízbázisú folyadékot - tej, üdítő, kávé, és még a tinta. Sőt, szilikon kapcsoló ágens nem távolítja el bármilyen mosási vagy száraz tisztítást. Ezek az előnyök rendkívül értékes ruházati és kárpitok.
Gyanta. Szilikon gyanták miatt kiváló minőség a különböző alkalmazásokhoz. Rendkívüli víztaszítása, hőállóság és egyéb értékes tulajdonságait az anyagok azok alapján javult a megbízhatóság a gépek, berendezések, hogy csökkentsék a súlyt, csökkenti az anyagfelhasználást, és hozzájárult az új és továbbfejlesztett elektromos szigetelő, védőbevonatok stb A következők a fő alkalmazási szilikon gyanták.
Használt műgyanta bevonatok előállítására festékek, lakkok és zománcok javítására megjelenését és tárgyak védelmére korrózió ellen, és a kitettség magas hőmérsékleten (például abban az esetben, fém kémények).
Kötőanyagok rétegelt csatlakozáshoz használt nagyszámú blokkok réteg papír, textil, azbeszt vagy üveg szerezni egy erős, tartós anyagból lap # 150; réteges dielektrikumok gyártásához használt elektromos panelek, szigetelők és távtartó nagyfeszültségű transzformátorok.
Gyanták szétkapcsolás bevonatot alkalmaznak, ahol szükséges „nelipuchaya” (tapadásgátló) felülete. Ilyenek például a bevonatok sütés pékségek sütés fogó.
Víztaszító gyanták használata a készítményekben bevonattal vagy impregnálással falazat fogadására vízálló beton.
Moldable hasonló gyanta kötőanyag laminált anyagok, azzal a különbséggel, hogy ahelyett, hogy azokat a szövet vagy papír használt segédanyagokat. Ezek a gyanták adhat a legnehezebb formája. Közülük lyukasztott perselyek, fogaskerekek, alkatrészek elektromos kapcsolók, csatlakozók, lámpa foglalat, az elektronikus berendezések és a motorok.
Szigetelőanyagok készült szilikongyanta, hőálló, az ózonnal szemben ellenálló, és agresszív környezetben. Az átmenet a részleteket az ilyen gyanták lehetővé teszi, hogy javítsa a teljesítményt és tartósságot az elektromos berendezések.
Elasztomerek. Szilíciumorganikus polimerek nagy molekulatömegű után megfelelő hőkezelést összetűzött térhálósított között felmerülő molekulájukban, alkotnak szilikongumi további keményedő elasztomerek kapunk szinte megkülönböztethetetlen gumiból származó természetes gumi. Attól függően, hogy a térhálósodás foka lehet különböző tulajdonságokkal (rugalmasság, szilárdság, keménység, stb), a kapott anyag. Szilikon gumi rugalmas feszültség és rebound. Ezek alakítható lemezek, csövek vagy komplex alakú termékeket, és viszont tömeges, szilárdító szobahőmérsékleten. Ezek kialakítása kellő rugalmasságát alacsony hőmérsékleten, amikor a szokásos szintetikus gumi törékennyé válik, és a viszonylag magas hőmérsékleten, amikor a szokásos gumi fordul tapadós massza. Ők szintén nem öregszenek, az időjárás hatásaival, víz, villany, a legtöbb savak, lúgok, sók és olajok.
Ezek a tulajdonságok poliorganosilikonovyh elasztomerek felbecsülhetetlen többféle speciális célra. Egy részleges listát a termékek a következők: a tömítések és dugók az otthoni gőzölős vasaló és kenyérpirítók; sleeving, hogy megvédje a gyújtógyertyák és elektromos berendezések autókban, repülőgépek és hajók; szigetelő hüvelyek transzformátorok és kondenzátorok; szigetelők kültéri lámpatestek, elektromos kemence és fűtőberendezések, motorok és navigációs rendszerek; elasztikus tömítőanyagok és kitt; bevonatok szövetek üvegből készült és azbesztszálak, és tömítő tömítések repülőgépet nagy magasságokban (lásd. még gumi és gumi).
Sziloxánokat tartalmaznak két vagy több szilíciumatom kapcsolódik egy vagy több oxigénatomot tartalmaz;
Két szilíciumatom kapcsolódik ezáltal egy disziloxán, tri - trisziloxán; polisziloxán-molekula tartalmaz számos szilícium atomok. A zárt gyűrű szilícium és oxigén atomok
Ez képezi egy cyclosiloxane (ebben az esetben - tsiklotrisiloksan mert egy gyűrűs szerkezetet három szilíciumatom).
Szabad szilícium-PR (látható szaggatott vonallal a példákban) kapcsolódhat más atomokhoz oxigén. Ha az összes kommunikációs szilícium oxigénhez kötött, amely egy szabályos szerkezet, van dolgunk a szilícium-dioxid (szilika, vagy kvarc) SiO 2 # 150; az egyik leggyakoribb vegyületek a kéregben. Mivel a szilikon lehet kapcsolva a kis szerves csoportok. Metilcsoportokkal (# 150; CH3) methylsiloxane kialakítva (vagy metil-szilikon) # 150; nagyon értékes vegyipari termékek. Ha minden egyes szilícium-atom kapcsolódik, három metilcsoporttal, hexametildisziloxánt képződik:
Ez egy illékony folyadék, hasonlít egy színtelen gáz.
Két metilcsoport kapcsolódik az egyes szilíciumatomhoz a legértékesebb termékek valamennyi típusú ipari szilikonok - a gyűrűs és lineáris sziloxánok, amelyek példái szolgálhat oktametil (I) és a polidimetil-sziloxán (II):
Ismert módszerek átalakítására ciklosziloxánokban a polidimetil-sziloxánok, amely állhat 15 000 vagy több dimetil-sziloxán egységet. Lehet képződésének megelőzésére molekulák polidimetil-sziloxánok olyan nagy hozzáadásával tartalmazó anyagon trimethylsiloxane egységeket megtörni növekedési polidimetil-sziloxán-lánc megvalósítása azon kívánt hosszra. Ez termel egy típusú szilikon folyadékok szerkezete
A viszkozitása ilyen vegyületek együtt növekszik n. amely megfelel egy átmenetnek a nagyon mozgó, hasonló a benzin, folyadékok több viszkózus olaj, és végül, hogy a gyantaszerű anyagok. Ha a szilícium csatlakozik csak egy szerves csoport, van egy hálós szerkezet jellemző a polisziloxán gyanták:
Általában az ilyen gyanták iparilag előállított R # 150; jelentése metil- vagy fenilcsoport (C 6H 5) csoport.
A sziloxánok állíthatjuk elő kombinációja említett szerkezeti egységek minden fajta, azaz a egy, kettő, három szerves csoport, szilikon vagy nem. Szerves csoportok lehetnek azonosak, vagy lehetnek kombinációja különböző típusú csoportok. Típusának megváltoztatásával és csoportok száma a szilíciumatom, akkor lehetséges szinte végtelen különböző szerkezetekben. A legtöbb szerves szilíciumvegyületek polimerek ilyen csoportok jellemzően metil-, fenil- vagy ezek kombinációja, eléréséhez választott bizonyos tulajdonságait.
Történelmi háttér. A létrehozása sokféle szilikon-vegyületek által termelt modern ipar, előzte meg számos vegyészek több mint 150 éve. Kezdve tegye Y.Bertselius szilícium nyílás (1823) (lásd. Silicon). Azt mutatta, hogy a szilícium is meggyújtja és égések erőteljesen áramban forró gáz alakú klórt, hogy készítsen egy folyékony anyagnak egy fojtó szagú. Ez a szilícium-tetraklorid SiCl4 # 150; nagyon reakcióképes vegyület. Szilícium-tetraklorid vízzel könnyen képez a szilícium-dioxid és hidrogén-klorid:
1844-ben, a francia kémikus Ebelman azt mutatta, hogy SiCl4 reagál az alkohollal, amely egy kellemes illatú folyékony # 150; tetra-etil (tetraetoxiszilánt), manapság nagy mennyiségben a termelés organoszilíciumvegyületek polimerek:
1857-ben F.Voler melegítjük szilícium hidrogén-kloriddal, és füstölgő folyadék - triklórszilán HSiCl3-mal. Egy másik fontos intermedier előállítására szerves szilícium polimerek.
Sh.Fridel, professzor a Sorbonne, és Dzh.Krafts diák Boston, aki Párizsban tanult, számolt 1863-ban, hogy ők olyan vegyületet nyerünk, amelyben egy szerves csoport közvetlenül kötődik a szilícium, és úgy tekinthető, hogy ezek a kutatók elvégezték a legfontosabb szintézis a történelem szilikon vegyületeket. Ezek a használt módszer korunkban lenne tekinthető időigényes, de ez vezetett a sikerhez. Elkészítették a gyúlékony levegő-folyadék cink vegyület, dietil-cinket, azt összekevertük szilícium-tetrakloriddal, és az elegyet forrasztva egy üvegcsővel, amelynek elegyét 160 ° C-on:
Ezek kapott egy új szilícium vegyület # 150; tetraetilsilan, szemben bármely korábbi ismert folyékony vegyületek bizonyultak nagyon inert módon: a víz, savak és lúgok nem működtetjük. Ez a munka felkeltette a fiatal német vegyész A.Ladenburga. Ladenburg megtalálta a módját, hogy ellenőrizzék a reakciót dietil-cinkkel, úgy, hogy lehetővé vált, hogy opcionálisan tulajdonítanak szilícium egy, kettő, három vagy négy etilcsoport. A kapott őket diethyldiethoxysilane (C 2H 5) 2 Si (OC 2H 5) 2-t reagáltatunk, vízzel reagáltatjuk, egy alkohol és egy olajos folyadék:
(B dietildietoksisilane etil-csoportok kapcsolódnak közvetlenül a szilikon tényleges kapcsolatban nagyon határozottan, de könnyen eltávolítható etoxicsoportot alkotnak víz-alkohol c.) Az így kapott folyékony elbontjuk csak nagyon magas hőmérsékleten, és nem szilárdulnak hőmérsékleten sokkal alacsonyabb a víz fagyáspontja. Így 1872-ben Ladenburg szintetizált prekurzor modern ipari szilikon polimerek, de volt sok fejlesztés előtt lehetővé vált, hogy dolgozzon ki az ipari szilikon polimerek.
Jelentős mértékben hozzájárul a tanulmány a szerves szilíciumvegyületek az időszakban 1898 # 150, 1939 bevezetett F.Kipping a University of Nottingham Angliában. Az 1930-as években, csak néhány vegyészek felismerték a hatalmas potenciális értékét polisziloxán. Köztük volt a Dzh.Hayd ( „Corning Glass működik”), és R.Makgregor származó Mellon Institute az Egyesült Államokban és Oroszországban K.A.Andrianov.
1945-ben Yu.Rohov találtuk, hogy a gőzök a szerves kloridok reagál a fűtött szilícium, amely egy organochlorosilane. Az eljárást a legsimábban metil-kloriddal. Ideális esetben, a reakciót le a következő egyenlet szerint:
A folyamat úgy vezérelhető előnyben ebben a reakcióban, de minden esetben, a melléktermékek CH3 SiCI 3. (CH 3) 3SiCI, SiCl4. HSiCl 3-mal. CH3 SiHCl2. Si2 CL6 és sok más vegyület. Szinte mindegyikük lehet használni. A termék elkülönítésére elegyet desztilláljuk, és a kapott anyagot használunk a szintézis különböző szilikon polimerek. Az eljárás alkalmas nagy léptékű előállítására szerves szilíciumvegyületek. Ez a felfedezés okozott egy új robbanás az érdeklődés a kémia és a technológia szilikon polimerek.
Hamarosan egy másik figyelemre méltó folyamat az olcsó szénhidrogéneket, és a bór-triklorid katalizátor már felnyitották. Ez csökkenti a termelési költségek egy egész sor szilikon vegyületek és az ár a termékekről van szó. Két példa Ennek a folyamatnak az alábbiakban adjuk meg:
Feldolgozása során trimetil-klór-víz hidrolízis kiderül az egyik legegyszerűbb a kereskedelmi szilikon folyadékok, hexametil-disziloxán:
Hidrolízise a keverék trimetil és dimetil-diklór, ami a bonyolultabb vegyületet, amelyet a következő egyenlet
A felesleg jelenlétében dimetil-diklór képződött polimerek már említett típusok:
Sobolewski MV et al. Tulajdonságok és alkalmazások organoszilíciumvegyületek termékeket. M. 1975
Khananashvili LM KA Andrianov Technology elementoorganic monomerek és polimerek. M. 1983