Реферат: Кремнийорганические полимеры
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 5000С и нескольких суток
до 2500С. Смолы также применяются в производстве лаков, пластмасс
(композиционные пластмассы и слоистые пластики, включая и стеклопластики), так
же они очень важны для современной электротехники.[3]
Полиорганосилоксаны.
В 1937 г. советский
академик К.А. Андрианов получил впервые в мире кремнийорганические полимеры –
полиорганосилоксаны. Многие особенности механических и физико-химических
свойств этих полимеров связаны с высокой гибкостью их макромолекул и
относительно малым межмолекулярным взаимодействием. Высокая гибкость
силоксановой цепи утрачивается при переходе от линейной структуры к лестничной.
Линейные и разветвленные
полиорганосилоксаны с невысокой молярной массой - вязкие бесцветные жидкости.
Высокомолекулярные линейные полиорганосилоксаны - эластомеры, а сшитые и
разветвлённые - эластичные или хрупкие стеклообразные вещества. Линейные,
разветвленные и лестничные полимеры растворимы в большинстве органических
растворителей (плохо - в низших спиртах). Полиорганосилоксаны устойчивы к
действию большинства кислот и щелочей; разрыв силоксановой связи Si-O вызывают
лишь концентрированные щёлочи и концентрированная серная кислота.
Полиорганосилоксаны
характеризуются высокой термостойкостью, обусловленной высокой энергией связи
Si-O, а также отличными диэлектрическими характеристиками. Так, сшитый
полидиметилфенилсилоксан при 20°С имеет тангенс угла диэлектрических потерь (1-2)×10-3,
диэлектрическая проницаемость 3-3,5 (при 800 гц), удельное объёмное
электрическое сопротивление 103 Том×м (1017ом×см) и электрическая
прочность 70-100 кв/мм при толщине образца 50 мкм.
Механическая прочность
полиорганосилоксанов невысока по сравнению с прочностью таких высокополярных
полимеров, как, например, полиамиды.
Полиорганосилоксаны
получают следующими методами.
1) Гидролитическая поликонденсация
кремнийорганических соединений - важнейший промышленный метод синтеза
Кремнийорганические полимеры Он основан на том, что многие функциональные
группы, связанные с кремнием (алкокси-, ацилокси-, аминогруппы, галогены),
легко гидролизуются, например:
R2SiC2+2H2O = R2Si
(OH)2+2HCI.
Образующиеся
органосиланолы немедленно вступают в поликонденсацию с образованием циклических
соединений, которые затем полимеризуются по катионному или анионному механизму.
В зависимости от функциональности мономеров образуются полимеры линейной,
разветвленной, лестничной или сшитой структуры.
nR2Si (OH)2 = [-SiR2-O-]
n+H2O,
2) Ионная полимеризация
циклических органосилоксанов; применяется для синтеза каучуков с молярной
массой ~ 600000 и более, а также лестничных и разветвленных полимеров.
3) Гетерофункциональная
поликонденсация кремнийорганических соединений, содержащих различные
функциональные группы, например: nSiCl2+nR2Si (OCOCH3)2 = Cl [-Si-О-SiR2- О-]
nCOCH3+CH3COCl.
4) Реакция обменного
разложения, при которой натриевые соли органосиланолов реагируют с
органохлорсиланами или с галогенсодержащими солями металлов.
Метод нашёл практическое
использование для синтеза полиметаллоорганосилоксанов.
Полиорганосилоксаны
применяют в производстве различных электроизоляционных материалов.
Механическая прочность
полиорганосилоксанов невысока по сравнению с прочностью таких высокополярных
полимеров, как, например, полиамиды.[2]
Получение
полиорганисилоксана:
1) Гидролитическая
поликонденсация кремнийорганических соединений - важнейший промышленный метод
синтеза Кремнийорганические полимеры Он основан на том, что многие
функциональные группы, связанные с кремнием (алкокси-, ацилокси-, аминогруппы,
галогены), легко гидролизуются, например:
R2SiC2+2H2O = R2Si
(OH)2+2HCI.
Образующиеся
органосиланолы немедленно вступают в поликонденсацию с образованием циклических
соединений
nR2Si (OH)2 = [-SiR2-O-]
n+H2O,
которые затем
полимеризуются по катионному или анионному механизму. В зависимости от
функциональности мономеров образуются полимеры линейной, разветвленной,
лестничной или сшитой структуры.
2) Ионная полимеризация
циклических органосилоксанов; применяется для синтеза каучуков с молярной
массой ~ 600000 и более, а также лестничных и разветвленных полимеров.
3) Гетерофункциональная
поликонденсация кремнийорганических соединений, содержащих различные
функциональные группы, например: nSiCl2+nR2Si (OCOCH3)2 = Cl [-Si-О-SiR2- О-]
nCOCH3+CH3COCl.
4) Реакция обменного
разложения, при которой натриевые соли органосиланолов реагируют с
органохлорсиланами или с галогенсодержащими солями металлов, например: ®
Метод нашёл практическое
использование для синтеза полиметаллоорганосилоксанов.
Полиорганосилоксаны
применяют в производстве различных электроизоляционных материалов.[2]
Полиорганосилазаны.
Линейные полимеры -
вязкие продукты, хорошо растворимые в органических растворителях, полимеры
полициклической структуры - твёрдые бесцветные хрупкие вещества, имеющие
температуру плавления от 150 до 320С. Полиорганосилазаны устойчивы к действию вода
в нейтральной и слабощелочной средах, но в кислой среде разлагаются; при
нагревании со спиртом подвергаются алкоголизу.Полимеры низкой молярной народ
получают аммонолизом алкилхлорсиланов аммиаком или первичными аминами,
например:
n (CH3)2SiCl2+(2n-1) NH3;
H2N-Si (CH3)2[-NH-Si (CH3)2-] n-1NH2+2NH4CI.
Эта реакция
сопровождается образованием циклических соединений. Полимеры с молярной валом
до 5000 получают ионной полимеризацией органоциклосилазанов.Полиорганосилазаны
находят практическое применение как гидрофобизаторы для различных строительных
материалов и тканей, а также в качестве отвердителей кремнийорганических
полимеров, эпоксидных смол и компаундов полимерных.[5]
Полиорганосиланы.
Полиорганосиланы
отличаются невысокой химической и термоокислительной стойкостью, т. к. связь Si-Si при действии щелочей или окислителей дурашливо разрывается с
образованием силанольной группировки Si-ОН. Поэтому практическое подтекст полиорганосиланов является
проблематичным. К. п.с органическими главными цепями макромолекул имеют меньшее
практическое значение, чем, например, полиорганосилоксаны, т.к. они не обладают
высокой теплостойкостью, присущей последним.[5]
Полиорганоалкиленсиланы.
Эти полимеры обладают с
удовольствием высокой термостойкостью. Т. к. полимерная ряд
полиорганоалкиленсиланов содержит только связи Si-C и С-С, они
отличаются высокой гидролитической устойчивостью и стойкостью к действию
щелочей и кислот.Высокомолекулярные полимеры этого класса получают
полимеризацией силациклоалканов в присутствии металлоорганических катализаторов
или взаимодействием гидросиланов с дивинилсиланами в присутствии H2PtCl6, органических перекисей или третичных аминов.
Полиорганоалкиленсиланы всего доброго не нашли практического применения из-за
относительно высокой стоимости соответствующих мономеров.[5]
Полиорганофениленсиланы
Полиалюмофенилсилоксан и
полититанфенилсилоксан, содержащие 1 мезоатом металла на 3- 10 атомов кремния,
не размягчаются при нагревании и имеют термомеханические кривые, типичные для
сшитых полимеров, но сохраняют водорастворимость в органических растворителях.
При введении пластификаторов (совола, минерального масла) эти полимеры приобретают
микротекучесть при 120-150С. Такое своеобразное сочетание свойств объясняется
лестничной структурой макромолекул, обладающих большенный жёсткостью и потому
имеющих температуру плавления с огромной форой выше температуры
разложения.Связь Si-O-Э в полиметаллоорганосилоксанах
более полярна, чем конференцсвязь Si-O-Si, вследствие чего эти полимеры легче разлагаются под действием
вода в присутствии кислот, чем полиорганосилоксаны.[5]
Физические свойства
кремнийорганических полимеров:
Кремнийорганические
полимерные жидкости не имеют запаха, сильно различаются по вязкости,
температуре кипения и замерзания. Они очень термостойки и если горят, то с
большим трудом, мало подвержены воздействию воды, большинства химических и
физических факторов, разрушающих обычные органические материалы. В свою
очередь, и они очень мало влияют или не влияют совсем на большинство таких
органических материалов, как пластмассы, каучуки, краски или живые ткани и
организмы. Кремнийорганические жидкости являются хорошими электроизоляционными
материалами, прозрачны и обладают гидрофобными свойствами.
Такое редкое сочетание
физических свойств позволяет использовать их в присадках для моторных масел,
для изготовления различных смазочных веществ, гидравлических и демпферных
жидкостей, используемых в широком диапазоне положительных и отрицательных
температур, в кулинарии в составе варенья и джемов (для предупреждения
вспенивания), в косметике, лакокрасочных покрытиях, для пропитки одежды и
обивочных тканей, в пленках, покрывающих стенки сосудов для хранения некоторых
жидких лекарств, чувствительных к контакту со стеклянной поверхностью, в
составе мебельных и автомобильных полиролей, медицинском оборудовании,
производстве асфальта и т.д. Тонкие пленки, оставляемые после обработки
поверхности кремнийорганическими полиролями и пропитанными ими полировальными
тканями, обладают исключительными пыле- и водоотталкивающими свойствами.
Поверхность после такой обработки не смачивается водой и легко очищается от
грязи.
Страницы: 1, 2, 3, 4 |