Шпаргалка: Каучук и резина и их промышленное получение
Рис.1. Строение полисилоксановых полимеров
Кремнийорганические соединения получили разнообразное техническое применение. Они придают материалам гидрофобность (стеклу, керамике, бетону, текстилю), образуют на поверхности самых различных материалов пленки, отталкивающие воду. Так, диметилдихлорсилан, адсорбированный на поверхности керамического материала, при гидролизе водой образует пленку толщиной 1,9-10-5 см, состоящую примерно из 300 молекул. Причина гидрофобности заключается в ориентации молекул кремнийорганического полимера: углеводородные радикалы направлены наружу, а кислород – в сторону гидрофильной поверхности.
Гидрофобизация стекла (обычно метилхлорсиланами) повышает точность и воспроизводимость результатов при работе и лабораторной посудой и уменьшает обледенение стекол самолетов и автомашин.
Гидрофобизация строительных материалов (бетона, известняка, кирпича) предохраняет их от преждевременного разрушения под влиянием атмосферных условий, а в некоторых случаях является непременным условием их применения (гипс, гипсосилановый бетон). Хорошие результаты дают водные растворы алкилсиликонатов натрия.
Текстильные материалы после гидрофобизации не смачиваются и не пропускают воду, однако сохраняют проницательность для воздуха и водяных паров. Влагопоглощение понижается примерно в 20 раз при расходе 1,5-2,5% кремнийорганического соединения от массы текстиля.
Кренийорганические теплоносители (мономерные и полимерные эфиры кремниевой кислоты) термоустойчивы, не коррозируют большинство материалов, почти негорючи и поэтому с успехом заменяют такие распространенные теплоносители, как воду, водяной пар, топочные газы.
Силиконовые жидкости (полимерные метилсилоксаны, метилдифенилсилоксаны) вследствие малой зависимости вязкости от температуры успешно применяются в качестве гидравлических масел. В пределах от +500 С до –700 С минеральные масла изменяют вязкость в 400 раз, а метилсилоксаны – в 29 раз.
Полиметилфенилсилоксаны образуют термоустойчивые смазки различных трущихся металлических поверхностей. Метилсиликоновые масла являются эффективными пеногасителями, они химически инертны и применяются в минимальных концентрациях (1:1000, 1:10000).
Силиконовые смолы используют в качестве изоляционных лаков, защитных покрытий, стойких и к высокой температуре, и к химическим воздействиям. Их обычно получают из метилтрихлорсилана, диметилдихлорсилана, финилтрихлорсилана, дифенилдихлорсилана, которые гидролизуются и поликонденсируются при нагревании в инертных растворителях. Смешанные с термостойкими наполнителями, они выдерживают нагревание в течение нескольких часов при 5000 С и нескольких суток до 2500 С.
Кремнийорганические соединения выгодно отличаются от каучуков: а) прежде всего незначительной изменчивостью свойств в широком интервале температур и, следовательно, высокой морозостойкостью (при рабочих температурах до 2000 С их механические свойства мало меняются, при –600 С они также сохраняют упругость); б) значительной химической стойкостью, особенно к кислороду и озону, гидрофобностью; в) негорючестью при нагревании без соприкосновения с пламенем; г) диэлектрическими свойствами.
Силиконовые каучуки (состоят из полимера, наполнителя и вулканизатора) представляют собой обычные линейные полидиметилсилоксаны с относительной молекулярной массой 250000-450000. Нагревание приводит к сшивке линейных полимеров поперечными связками.
Наполнители, например, различные типы аэрогелей оксида кремния (IV), улучшают механические свойства полимеров, повышают их прочность при растяжении и придают способность к удлинению до 60%. Вулканизацию проводят в присутствии перекисей. Силиконовые каучуки применяют в качестве электроизоляционного материала, прокладок различной аппаратуры и электродвигателей.
Кремнийорганические соединения получают из алкилхлорсиланов или аркилхлорсиланов. Это SiCl2 (СН2 )2 , Si(С2 Н5 )2 Cl2 , С6 Н5 SiCl3 . Схема последовательного гидролиза и поликонденсации при получении кремнийорганических полимеров следующая:
|
И так дальше до образования полимера, имеющего формулу:
На основе кремнийорганических смол изготавливают прессовочные и слоистые материалы. Характеристика различных типов этих материалов проведена в таблице 1.
Таблица 1
Прессовочные и слоистые материалы
| Показатели | КМС-9 | КМК-718 | К-41-5 | КМС-9 | СКМ-1 |
| Наполнитель | Минеральный | Асбест, кварц | Асбестовое волокно | Стеклянное волокно | Стеклянная ткань |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Плотность, г/см3 | 1,8-2,1 | 1,82 | 1,9 | 1,8-2,0 | 1,6-1,77 |
| Предел прочности, кг/см2 : | |||||
| - при растяжении | - | - | 230 | - | 2575 |
| - при сжатии | 850-900 | - | 1325 | - | 1600 |
| - при изгибе | 300 | 300 | 500 | 400 | 140 |
| Удельное поверхностное сопротивление, МОм | - | 1000-10000 | 1000 | 107 | 1,12*108 |
| Удельное объемное сопротивление, МОм/см3 | 108 | 106 | 104 | 107 | 5*107 |
| Электрическая прочность, кВ/мм | 13 | 5 | 2 | 4 | 10*11,5 |
| Диэлектрическая постоянная, Гц | 7 | 9 | - | 4,7 | 4,5 |
Различают следующие виды материалов, сделанных на основе кремнийорганических соединений.
3.1. Стеклопласты