Конструкционные пластмассы
Кремнийорганические полимеры (силиконы)
жүктеу/скачать 12,88 Mb.
|
Кн Архипова Полимеры с комплексом особых свойств (копия)
| 3.5. Кремнийорганические полимеры (силиконы)
Высокомолекулярные вещества, содержащие в молекуле атомы кремния наряду с атомами других элементов (углерода, кислорода, азота, серы и пр.), составляют обширный класс термостойких силиконов. Они широко используемых для получения различных материалов – каучуков, лаков и эмалей, герметиков, клеев и жидкостей технического применения (теплоносители, смазочные масла, гидравлические среды, антиадгезионные смазки). Основная полимерная цепь кремнийорганических полимеров может быть построена по-разному: 1) содержать только неорганические элементы – Si, O, S, N; 2) иметь чередующиеся атомы кремния и углерода; 3) иметь органический каркас (главную цепь) и атомы Si в боковых заместителях в составе радикалов, содержащих другие атомы. Наиболее широкое применение нашли полимеры – полиорганосилоксаны, содержащие в главной цепи чередующиеся атомы кремния и кислорода; а углерод находится в их молекулах лишь в составе групп бокового обрамления цепи – алкильных и фенильных заместителей. Развитие крупнотоннажного производства полисилоксанов связано с возможностью их примененя в качестве термостойких каучуков и резин. Они, как и органические полимеры, могут иметь линейное, разветвленное или сетчатое строение, а также содержать в цепи силоксановые циклы. Типичная структура линейного полисилоксана может быть представлена формулой: Исходным сырьём для силиконов служат органоалкоксиланы (R2Si(OR)2) и органохлорсиланы R2SiCl2, которые в свою очередь получают из неорганических соединений – трихлорсилана (SiHCl3) и четырёххлористого кремния (SiCl4). Органохлорсиланы можно получить из технического кремния и хлористых алкилов (или арилов) с последующим разделением продуктов синтеза и глубокой очисткой мономеров (органодихлорсиланов). Присутствие даже следов монохлорсиланов (R3SiCl) в количестве более 0,0001% мешает полимеризации, а наличие трихлорсилана (RSiCl3) приводит к получению сшитого полимера, непригодного для переработки в резину. Основным методом синтеза силиконов является гидролитическая поликонденсация органодихлорсиланов, которая протекает в две стадии: сначала при гидролизе образуются органодигидроксисиланы, которые затем превращаются в полисилоксаны: Образующийся в результате поликонденсации силиконовый каучук представляет собой прозрачную бесцветную легко растекающуюся желеподобную массу без запаха м вкуса, хорошо растворимую во многих органических растворителях. Силиконы, как и обычные органические каучуки, способны к вулканизации (структурированию), т.е. трёхмерному сшиванию цепей с потерей растворимости, а частично и пластичности. Вулканизация силиконов протекает при нагревании до 150° С под действием специальных агентов – инициаторов (органических перекисей: бензоила, третичного бутила и др.). Вулканизованные силиконовые каучуки – резины превосходят по свойствам резины всех других каучуков по таким показателям, как термостойкость (180°-200° С), морозостойкость (до -100° С), атмосферостойкость, диэлектрические свойства, которые не изменяются при длительном выдерживание в воде; их электрическая прочность составляет 10-40 кВ/мм. Изделия из силиконовых резин выдерживают эксплуатацию при 150° С в течении 30 лет, а при 200° С до 6 лет. Эти качества позволяют использовать силиконовые резины для электроизоляции проводов, кабелей, машин, электронных приборов, теплостойких воздухопроводов, а также в качестве теплозащиты оборудования и корпусов спутников и ракет при прохождении ими атмосферы. Физическая инертность силиконовых резин позволяет широко применять их в медицине при изготовлении трубок для переливания крови, искусственных клапанов сердца, полимерных имплантантов различных органов и тканей при хирургических операциях. Промышленность выпускает для переработки в изделия готовые резиновые смеси, которые содержат кроме силиконового каучука все другие необходимые компоненты: усиливающие (армирующие) добавки, такие как аэросил – высокодисперсный кварцит – SiO2 , оксиды титана (TiO2) , алюминия (Al2O3) и др., а также инициаторы вулканизации и агенты, задерживающие преждевременную вулканизацию, термостабилизаторы – оксиды железа, печная сажа, соли церия и др. Переработка силиконовых смесей ведётся на обычном оборудовании резиновых заводов. При этом используются различные методы, например, прессование в форме с получением сначала отформованных заготовок, которые затем вулканизируют при нагревании до 200°-250° С в котлах с постоянной циркуляцией воздуха, способствующего протеканию химических процессов вулканизации. Для переработки готовых силиконовых смесей применяют также литьё под давлением предварительно разогретых смесей, когда одновременно протекает и формование, и вулканизация. Применяются кроме того и процессы шприцевания и каландрирования. Наряду с каучуками и резинами полиорганосилоксаны широко используют для производства термостойких лаков и эмалей. В их состав кроме плёнкообразующего кремнийорганического полимера могут входить пигменты, наполнители, органические растворители, ускорители высыхания. Кремнийорганические лаки и эмали используют для защиты различных изделий и конструкций от воздействия высоких температур, влаги, солнечной радиации, химической и атмосферной коррозии и других факторов. Находят разнообразное применение и кремнийорганические клеи. В этом случае чаще всего используют силоксаны с фениловыми группами в боковом обрамлении цепи, отличающиеся наибольшей тепло- и термоустойчивостью. Они могут длительно эксплуатироваться при 300° С, а кратковременно и при более высокой температуре (1 час при 1000° С). Таким образом мы видим, что класс термостойких полимеров исключительно разнообразен. Он включает полимеры различного химического строения и позволяет использовать полимерные изделия в самых экстремальных условиях: при воздействии высоких температур (от 300° до 500° С, а кратковременно и выше), жёсткой радиации, агрессивных сред. жүктеу/скачать 12,88 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|