Реферат: Кремнийорганические полимеры
В диэтилдиэтоксисилане
этильные группы, присоединенные непосредственно к кремнию, действительно
связаны очень прочно, но этоксильные группы легко удаляются водой c
образованием спирта. Полученная жидкость разлагалась только при очень высоких
температурах и не затвердевала при температурах много ниже точки замерзания
воды. Так в 1872 Ладенбург синтезировал предшественник современных промышленных
кремнийорганических полимеров, но потребовалось много усовершенствований,
прежде чем стало возможным развитие промышленности кремнийорганических
полимеров.
Заметный вклад в
исследование кремнийорганических соединений в период 1898–1939 внес Ф. Киппинг
из Ноттингемского университета в Англии. В конце 1930-х годов лишь немногие
химики осознали огромную потенциальную ценность полисилоксанов. Среди них
выделялись Дж. Хайд («Стекольные заводы Корнинга») и Р. Макгрегор из Института
Меллона в США и К.А. Андрианов в России.
В 1945 Ю. Рохов
обнаружил, что пары органических хлоридов реагируют с нагретым кремнием,
образуя органохлорсиланы. Процесс наиболее гладко протекает с метилхлоридом. В
идеальном случае реакция описывается следующим уравнением:
2CH3Cl + Si = (CH3)2SiCl2
Процессом можно
управлять, благоприятствуя этой реакции, но во всех случаях образуются побочные
продукты CH3SiCl3, (CH3)3SiCl, SiCl4, HSiCl3, CH3SiHCl2, Si2Cl6 и многие другие
соединения. Почти все они могут быть использованы. Для разделения продуктов
смесь перегоняют, а полученные вещества применяют для синтеза разнообразных
кремнийорганических полимеров. Процесс удобен для крупномасштабного
производства кремнийорганических соединений. Это открытие вызвало новый взрыв
интереса к химии и технологии кремнийорганических полимеров.
Вскоре был открыт другой
замечательный процесс, использующий дешевые углеводороды и трихлорид бора в
качестве катализатора. Это позволило снизить стоимость производства целого
спектра кремнийорганических соединений и цену товарных продуктов. Пример этого
процесса приведен ниже:
При обработке водой
триметилхлорсилана происходит его гидролиз и получается одна из простейших
промышленных кремнийорганических жидкостей, гексаметилдисилоксан:
2(CH3)3SiCl +
H2O = (CH3)3Si–O–Si(CH3)3 + 2HCl
В присутствии избытка
диметилдихлорсилана образуются полимеры уже упоминавшегося типа.
Такие свойства
полиорганосиликоновых эластомеров неоценимы для многих специальных целей.
Неполный список изделий из них включает: прокладки и заглушки в домашних
паровых утюгах и тостерах; изолирующие трубки для защиты свечей зажигания и
электрооборудования в автомобилях, самолетах и судах; изоляционные втулки для
конденсаторов и трансформаторов; изоляторы для наружной осветительной арматуры,
электрических печей и нагревателей, моторов и навигационных систем; упругие
уплотнители и замазки; покрытия для тканей из стеклянного и асбестового волокна
и герметизирующих прокладок для самолетов, летающих на больших высотах.[2]
Получение
кремнийорганических полимеров:
Низкомолекулярные
полиоргаиоснлоксаиы получают гидролизом смесей моно-, ди- или трифункциоиальных
алкил (арил)хлорси-ланов или алкилэтоксисиланов.
Основной агрегат этой
технологической схемы - гидролизер представляет стальной эмалированный реактор,
имеющий рубашку водяного охлаждения. Реакция гидролиза экзотермична и при
помощи охлаждения ее поддерживают в пределах 30-50°С. При гидролизе
диметилдихлорсилана с большим избытком воды образуется примерно 50% циклических
полимеров типа [-Si (СИз)а-О-]п, в
которых /гЭ*2. Остальные продукты гидролиза состоят главным образом из
высокомолекулярных диолов типа НО-[-Si(CHa)2- -О-}п-Н. В целях увеличения
выхода линейных полимеров производится перемешивание продуктов гидролиза с
концентрированной H2SO4 (в количестве 4% по объему) до
установления постоянной вязкости в реакторе.
Сшитые высокомолекулярные
полпоргапосилокеаны получаются в результате* гидролиза п конденсации смеси ди-
и трифупкцпональ-пых алкил (арил)хлорсиланов (первая стадия) и отверждения
полученных продуктов при нагревании (вторая стадия).
Гидролиз п конденсация
исходных мономеров производится в присутствии катализаторов (обычно кислот). В
производстве строительных материалов используются первоначальные продукты
гидролиза и конденсации с отношением R : Si< 1, Г>, которые являются
растворимыми жидкостями пли твердым веществом и способны при нагревании быстро
переходить в неплавкое и нерастворимое состояние.[5]
Применение:
В строительстве широко
используют низкомолекулярные кремнийорганические полимеры в виде жидкостей для
придания гидрофобных свойств поверхностям различных строительных материалов.
Основные свойства гидрофобизирующих жидкостей приведены в табл. 20. Эти
жидкости нетоксичны и удобны в обращении. Применение ГКЖ-94 ограничивается ее
высокой стоимостью. Чаще применяют ГКЖ-10 или ГКЖ-11.
Из высокомолекулярных
кремнийорганических полимеров в производстве строительных материалов находит
применение полимер К-40, представляющий полиметилфенилсилоксан.
Этот полимер применяют
для изготовления пенопластов, пропиточных составов, лаков, эмалей и красок.
Полиорганосилоксановые каучуки (линейные полимеры) используют в строительстве в
виде различных изолирующих и герметизирующих паст и клеев. Кроме этого, кремнийорганические
полимеры в строительстве могут применяться для изготовления различного вида
слоистых пластиков, изделий из волокон и пресс-порошков, клеев и в тех случаях,
когда требуется повышенная теплостойкость материалов.[1]
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Опытная хозяйка перед
стиркой смажет руки силиконовым кремом, который предохранит их не только от
воды, но и от разъедающего действия соды или стирального порошка. Сдавая в
чистку платье или костюм, мы охотно доплачиваем за несминаемую складку и за
«пропитку», благодаря которой платье будет меньше грязниться. И в том и в
другом случае нашу одежду на фабрике химической чистки обработают
кремнийорганическими жидкостями...
Таких примеров можно
привести сотни, и их будет еще больше с каждым годом: появляются новые вещества,
в состав которых наряду с кремнием и традиционными элементами органического
мира входят алюминий, титан и другие металлы. Каждый привносит в молекулу
что-то свое, и на каком-то этапе количество переходит в качество.[1]
Литература
1. Лидин Р.А. Химия. Для школьников
старших классов и поступающих в вузы: Теоретические основы. Учеб. пособие / Р.А.
Андреева; Под ред. проф. Р.А. Лидина. – М.: Дрофа, 2001. – 576 с.: - ил. - ISBN 5 – 7107 – 3555 – 8
2. Дж. Робертс, М. Касерио. Основы
органической химии: Пер. с англ./ доктора хим. Наук Ю.Г. Бунделя; Под ред. академика
А.Н. Несмеянова. – 2-е изд. М.: Мир, 1978. – 858 с.
3. Андрианов К.А. Полимеры с неорганическими
главными цепями молекул./ А.К. Андрианов// М.: Просвещение, 1962. -158с.: ил. –
ISBN 5-09-008414-9
4. Бажант В., Хваловски В., Ратоуски
И., Силиконы, [пер. с чеш.]. - М., 1960; 5. Андрианов К.А., Теплостойкие
кремнийорганические диэлектрики, М.- Л., 1964. – 160 с.
6. Борисов С.Н., Воронков М.Г., Лукевиц
Э.Я. Кремнеэлементоорганические соединения, [Л.], 1966.
|