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».
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:
- «Силиконовые жидкости» — менее 3000 (силоксановых) звеньев.
- «Силиконовые эластомеры» — от 3000 до 10000 (силоксановых) звеньев.
- «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:
- 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 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:
- (силиконовых антиадгезионных смазок) для пресс-форм,
- гидрофобизирующих жидкостей,
- силиконовых масел и ,
- силиконовых амортизационных и демпфирующих жидкостей,
- силиконовых (теплоносителей) и охлаждающих жидкостей,
- силиконовых диэлектрических и герметизирующих составов,
- силиконовых (пеногасителей),
- силиконовых оттискных массах [широкое применение в стоматологии],
- силиконовые (имплантаты) [медицинского назначения],
- различных добавок и модификаторов [производство шампуней, масок и кремов].
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 [англ.] 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 [англ.].
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
- Наталия Лескова. Не хлором единым // (В мире науки). — 2020. — № 4/5. — С. 74-80.
- Долгов О. Н., Воронков М. Г., Гринблат М. П.Кремнийорганические жидкие каучуки и материалы на их основе — Ленинград. : Химия, 1975. — С. 63
- [англ.]; Earnshaw, Alan. Chemistry of the Elements (неопр.). — 2nd. — [англ.], 1997. — .
- [англ.], L.L. Lloyd. XLVII.?Organic derivatives of silicon. Triphenylsilicol and alkyloxysilicon chlorides (англ.) // [англ.] : journal. — (Chemical Society), 1901. — Vol. 79. — P. 449−459. — doi:10.1039/CT9017900449.
- V. N. Khabashesku, Z. A. Kerzina, K. N. Kudin, O. M. Nefedov. Matrix isolation infrared and density functional theoretical studies of organic silanones, (CH3O)2Si=O and (C6H5)2Si=O (англ.) // [англ.] : journal. — 1998. — Vol. 566, no. 1−2. — P. 45−59. — doi:10.1016/S0022-328X(98)00726-8.
См. также
- (Органосиликатные композиции)
- Кремний
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. doi:10.1002/14356007.a24 057
Ссылки
- (Virtual Chembook, Elmhurst College)
В другом языковом разделе есть более полная статья Silicone (фр.). |
В статье не хватает (см. ). |
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер