Кремний и силиконы. Интересные области применения кремнийорганических полимеров, страница 6

Силиконовые смолы в виде лаков широко применяют в виде пропитки и соединения стекловолокна. В области электроизоляционных материалов не изобрели ничего лучшего силиконовых смол (им по стабильности и стойкости к окислению при высоких температурах нет равных!). Низкие значения диэлектрических потерь такого композиционного материала в сочетании с удовлетворительным электрическим сопротивлением обусловили предсказанное уменьшение массы электродвигателей, генераторов, трансформаторов и кабелей, что имеет огромное значение в самолетостроении, ракетостроении и кораблестроении. Однако это не единственная область применения силиконовых смол.

Если силиконовый лак смешать соответствующим образом с термостойкими неорганическими пигментами (оксиды металла и силикаты), можно получить термостойкую краску, которая может предохранить стальные конструкции при высокой температуре.

Силиконовые масла

После получения чистого диметилдихлорсилана в результате прямого синтеза силиконовые масла стали основным предметом экспериментирования. Гидролиз одного диметилдихлорсилана, например, при растворении в простом эфире и выливании на лед, дает (CH₃)₂Si(OH)₂, который конденсируется с образованием диметилсилоксанового полимера с линейной структурой переменной длины и с концевыми ОН-группами

HO – Si(CH₃)₂ – O – Si(CH₃)₂ – O – Si(CH₃)₂ – OH и т. д.

Эти вещества являются основой получения силиконовых масел, которые настолько хорошо справляются со своей задачей в механике и электротехнике, что вполне оправдывают свою высокую стоимость. И действительно, их можно использовать в тех случаях, где не подходит ничего другое (это, естественно, во много раз перекрывает их стоимость). Это масло – прозрачная бесцветная жидкость со средней молекулярной массой 296, которая растворима в бензоле и других углеводородных растворителях, совершенно нерастворима в воде, частично растворима в ацетоне и спирте и почти не смешивается с тяжелым смазочным маслом, обладает слабым запахом мяты. В сравнении с нефтяными маслами силиконовые масла обладают меньшей вязкостью. Нефтяное масло загустевает намного быстрее и уже вскоре становиться слишком вязким для растекания. Силиконовое масло продолжает течь при -80⁰C.

Силиконовое масло применим для гидравлических систем при очень низких температурах (например, в самолете на большой высоте). Но это масло слишком чистое, слишком синтетическое, оно не может быть достаточно хорошей смазкой, потому что не имеет полярных групп или кислотных групп, чтобы прикрепить себя к стальной поверхности и поэтому выдавливается, если давление между металлическими поверхностями становиться слишком высоким.

Кислород ни оказывает ни какого влияния вплоть до 150⁰C, однако в воздухе при 200⁰C или выше будет происходить определенное окисление, если не добавить противоокислитель.

Силиконовые эластомеры

Когда мы говорим о силиконовых эластомерах, из которых получают силиконовый каучук, основная задача заключается в получении линейных полимеров полиметилсилоксана с чрезвычайно высокой молекулярной массой, которые будут в основном мало взаимодействовать между цепями молекул (и поэтому образовывать эластичное тело), но могут образовывать поперечную связь лишь в нескольких местах молекул в течение определенного времени (чтобы сохранить эластичность материала).

Для повышения прочности и предотвращения растекания силоксановому каучуку необходима вулканизация, чтобы исходный эластомер стал достаточно прочным и не растекался.

Метилсилоксановые каучуки характеризуются теплостойкостью, стойкостью к окислению и воздействию озона, а также долговечностью (даже в случае воздействия ультрафиолетового излучения и загрязненного воздуха). Кроме того, они по свойствам напоминают силиконовые масла, так как их рабочий диапазон начинается от низких температур и заканчивается высокими температурами. Короче говоря, для силоксанового каучука характерен такой же рабочий диапазон как для силиконового масла (этим он отличается от обычных органических каучуков). Ненаполненный силиконовый каучук переходит в стеклообразное состояние при намного более низкой температуре, чем органические каучуки.