Применение и основы получения кремнийорганических полимеров | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 6 марта, печатный экземпляр отправим 10 марта.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Химия

Опубликовано в Молодой учёный №26 (264) июнь 2019 г.

Дата публикации: 30.06.2019

Статья просмотрена: 439 раз

Библиографическое описание:

Демидова, В. М. Применение и основы получения кремнийорганических полимеров / В. М. Демидова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 26 (264). — С. 17-21. — URL: https://moluch.ru/archive/264/61282/ (дата обращения: 26.02.2021).



Кремнийорганические полимерные продукты (силиконы) находят применение во многих отраслях промышленности: в машино- и приборостроении, в электротехнике, строительстве, медицине, фармацевтике, производстве косметики, одежды, бумаги. Промышленность выпускает различные кремнийорганические продукты: мономеры и полимеры в виде жидкостей, лаков, смол, каучуков, а также композиции на их основе — пасты, вазелины, смазки, эмульсии, пластмассы.

Широкому использованию силиконов в различных сферах жизни способствует разнообразие свойств, выгодно отличающее их от органических и неорганических полимеров. Силиконы инертны по отношению к различным материалам, работоспособны в широком интервале температур (от -100 до +350˚С), образуют на материалах атмосферо- и коррозионностойкие покрытия, обладают отличными диэлектрическими свойствами. Эти свойства определяются химическим составом и строением силиконов.

Наличие только силоксановых групп в силикатных полимерах обусловливает их твердость и жесткость, в то время как углеродные группы, характерные для органических полимеров, способны образовывать во многих случаях гибкие, пластичные и высокоэластичные материалы. Неполярные боковые группы и симметричность макромолекул кремнийорганического полимера определяют его большую гидрофобность и хорошие диэлектрические свойства.

Силоксаны используются в качестве изоляционных материалов, антикоррозионных и антиадгезионных покрытий, приборных и гидрофобизирующих жидкостей, теплоносителей, покровных и защитных лаков и эмалей, смазочных материалов, пеногасителей и др. Применение их значительно улучшает качество материалов, увеличивает срок службы изделий и конструкций и в большинстве случаев дает заметный технико-экономический эффект.

Практическая ценность полисилоксановых жидкостей определяется их низкой температурой застывания (от -60 до -140˚С) и малой зависимостью вязкости от температуры. Они растворимы в ароматических и хлорированных углеводородах, нерастворимы в низших спиртах и воде. Благодаря этому полисилоксаны могут быть использованы в качестве хладагентов, демпфирующих, приборных и амортизирующих жидкостей. Полиметилсилоксановые жидкости (ПМС) с высоким коэффициентом растекания и высокой адсорбционной способностью используются в качестве поверхностно-активных добавок, противопенных добавок, гидрофобизаторов.

На основе кремнийорганических соединений готовят резины, предназначенные для работы в широком интервале температур, а также в условиях повышенной влажности, действия окислителей и при низком давлении.

Высокомолекулярные каучуки широко применяются в авиационной, автомобильной, судостроительной и электротехнической промышленности, в электронике, фармацевтике и медицине. Низкомолекулярные каучуки могут быть использованы как термо- и влагостойкие электроизолирующие заливки для электроприборов, а также как термо- и вибростойкие прокладки для различных устройств.

Кремнийорганические покрытия преимущественно применяют в строительстве для защиты кирпича, бетона, штукатурки от воздействия атмосферных факторов. Лаки и эмали используют для изоляции деталей оборудования в авиации, в радиотехнике и рентгеновском оборудовании, антеннах, аккумуляторных батареях и т. д.

Полисилоксаны с линейными цепями молекул получают реакциями гидролитической поликонденсации или полисоконденсации дифункциональных органохлорсиланов.

Дифункциональные органохлорсиланы при гидролизе проявляют большую склонность к циклизации. Так, например, диметилдихлорсилан гидролизуется водой по конденсационно-полимеризационному механизму с образованием смеси диметилсилоксанов линейного и циклического строения:

Образование циклических соединений возрастает с величиной органических радикалов, связанных с кремнием. При введении галогена в ароматическое кольцо тенденция к конденсации силанолов уменьшается, и соответственно уменьшается скорость основно- и кислотно-катализируемой полимеризации циклосилоксанов. Добиться снижения образования циклических соединений можно, повысив рН среды.

Известен способ получения полиорганосилоксанов путем гидролитической поликонденсации алкоксисиланов в активной среде, представляющей собой карбоновую кислоту.

Полиэфиры синтезируют конденсацией гликолей с силилдикарбоксиловыми кислотами:

Полиуретаны, содержащие кремний в молекуле, готовятся по последовательности реакций:

Серосодержащие полимеры получают действием кислорода и серы в среде CS2 на [HS(CH2)nSi(CH3)2]2O или Na2S4 на бис(хлорметил)диметилсилан, а также реакцией диаллилдиметилсилана с сероводородом.

Меркаптоалкилсиланы могут быть полимеризованы в эмульсии с различными диенами.

Способность алкенилсиланов к полимеризации зависит от их структуры и условий полимеризации; благоприятное действие оказывает повышенное давление. Были полимеризованы винилтрихлорсилан, винилтриметилсилан и винилтриэтоксисилан. Винилкремниевые соединения сложнее полимеризовать, по-видимому, вследствие пространственных затруднений и характера связи Si-C.

Было обнаружено, что система (C2H5)3Al-TiCl3 пригодна для полимеризации аллилсиланов с получением высокомолекулярных кристаллических продуктов.

В результате полимеризации диаллилсиланов образуются продукты следующего типа:

В результате реакции полиприсоединения ненасыщенных гидридов типа CH2=CHSiR2H образуется полисилэтилен и низкомолекулярные циклические продукты.

Моно- или дигидрополисилоксаны подлежали реакции поликонденсации с дивинил- и диаллилполисилоксанами [1]:

Была изучена реакция поликонденсации дифенилсилана и аллиловых эфиров щавелевой, малоновой, янтарной, адипиновой, себациновой, фталевой, изофталевой и терефталевой кислот:

Полимеры могут синтезированы из хлорметилсилана постепенно по схеме Гриньяра или литиевого синтеза, а также поликонденсацией галогеналкил- или галогенарилсиланов с металлическим натрием:

В макромолекулярные вещества с реакционноспособными группами могут быть введены силильные группы:

Полимеры с чередующимися цепями, например, -Si-C-Si-O-Si-C-Si- получают при гидролизе соединений типа ClSiR2(CH2)xSiR2Cl или [ClSiR2(CH2)xSiR2]2O, полученных с помощью синтеза Гриньяра.

В реакцию могут вступать этоксисиланы:

Разветвленные полимеры синтезируют по реакции:

Существуют и другие способы получения полимеров:

В результате сополимеризации образуются силоксаны с группами -Si-C-Si-:

Полимеры, содержащие ароматические мостики, синтезируют следующим образом:

По этой методике было получено значительное количество разнообразно замещенных и даже полициклических полимеров.

Литература:

  1. Воронков М. Г. Силоксановая связь / М. Г. Воронков, В. П. Милешкевич, Ю. А. Южелевский // Новосибирск: Наука. — 1976. — 413 с.
  2. Рейхсфельд В. О. Кремнийорганические соединения и материалы на их основе / В. О. Рейхсфельд // Л.: Наука. — 1984. — 295 с.
  3. Кахраманов, Н.Т.Состояние проблемы получения, исследования и применения кремнийорганических полимеров / Н. Т. Кахраманов, Р. В. Гурбанова,
  4. Ю. Н. Кахраманлы // Евразийский Совет Ученых (ЕСУ). — 2016. — Т. 27, № 6, ч.2. — С. 112–118.
  5. Краев, И. Д. Перспективы использования кремнийорганических полимеров при создании современных материалов и покрытий различных назначений / И. Д. Краев, О. В. Попков, А. Е. Сорокин, Г. Ю. Юрков // Труды ВИАМ: электронный научный журнал. — 2017. — № 12.
  6. Peter Jutzi, Ulrich Schubert. Silicon Chemistry. From the Atom to Extended Systems / Edited by Peter Jutzi and Ulrich Schubert // Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. — 2003. — 494 p.
  7. N. Auner, J. Weis. Organosilicon Chemistry VI. / Edited by Norbert Auner, Johann Weis // Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. — 2005. — 1038 p.
Основные термины (генерируются автоматически): полимер, гидролитическая поликонденсация, группа, материал, продукт, реакция поликонденсации, широкий интервал температур.


Похожие статьи

Ионогенные полимеры, полученные на основе эпихлоргидрина...

Среди полимеров с реакционно-способными группами особый интерес представляют

Следует отметить, что с повышением температуры возрастает и скорость, и константа

Установлено, что реакция полимеризации ЭХГ с БОЗами достаточно легко протекает и в массе...

Влияние состава наполнителей на свойства полимерных...

В статье рассматривается влияние наполнителей на свойства композиционных материалов. Показано, что свойства наполненных полимерных композитов определяются характеристиками полимерной матрицы, дисперсного наполнителя и их взаимодействием на границе раздела.

Особенности ИК-спектров пропускания пленкообразующих золей...

Используя методы вискозиметрии, впервые выявлены особенности протекания реакции гидролитической поликонденсации тетраэтоксисилана в присутствии в золе ряда неорганических и органических соединений (борная кислота, нитрат гадолиния, низко...

Золь-гель технология силикатных и гибридных пленок...

Используя методы вискозиметрии, впервые выявлены особенности протекания реакции гидролитической поликонденсации тетраэтоксисилана

13. В. А. Свидерский, М. Г. Воронков, В. С. Клименко, С. В. Клименко. Гидролитическая поликонденсация тетраэтоксисилана с...

Применение полимерных материалов в современной стоматологии

Достижения и открытия химической науки прочно обосновались во всех отраслях жизни человечества. Одна из важнейших возможностей химии – это полимеризация и поликонденсация соединений, которые, в свою очередь...

Регулирование свойств полимерных композиционных материалов...

С развитием техники и созданием новых видов ответственных изделий возникла необходимость получения композитов с высокими механическими и другими функциональными свойствами. Это потребовало создания армирующих волокон и волокнистых наполнителей на основе...

Обзор методов переработки отходов полимерных материалов...

Гидролиз является реакцией, обратной поликонденсации. С его помощью при направленном действии воды по местам соединения компонентов поликонденсаты разрушаются до исходных соединений. Гидролиз происходит под действием экстремальных температур и давлений.

Исследование самопроизвольной полимеризации эпихлоргидрина...

Это позволяет предположить, что в реакцию самопроизвольной полимеризации, в основном

Скорость самопроизвольной полимеризации зависит от обратного значения температур, а в интервале

Результаты анализа ПМР спектра продукта взаимодействия эпихлоргидрина с...

Основные виды термопластичных полимеров. Влияние их свойств...

В статье приводятся основные виды полимеров, используемые при производстве изделий методом вакуумного формования. Дается описание их свойств и характеристик, влияющих на готовые изделия и процесс вакуумного формования в целом.

Похожие статьи

Ионогенные полимеры, полученные на основе эпихлоргидрина...

Среди полимеров с реакционно-способными группами особый интерес представляют

Следует отметить, что с повышением температуры возрастает и скорость, и константа

Установлено, что реакция полимеризации ЭХГ с БОЗами достаточно легко протекает и в массе...

Влияние состава наполнителей на свойства полимерных...

В статье рассматривается влияние наполнителей на свойства композиционных материалов. Показано, что свойства наполненных полимерных композитов определяются характеристиками полимерной матрицы, дисперсного наполнителя и их взаимодействием на границе раздела.

Особенности ИК-спектров пропускания пленкообразующих золей...

Используя методы вискозиметрии, впервые выявлены особенности протекания реакции гидролитической поликонденсации тетраэтоксисилана в присутствии в золе ряда неорганических и органических соединений (борная кислота, нитрат гадолиния, низко...

Золь-гель технология силикатных и гибридных пленок...

Используя методы вискозиметрии, впервые выявлены особенности протекания реакции гидролитической поликонденсации тетраэтоксисилана

13. В. А. Свидерский, М. Г. Воронков, В. С. Клименко, С. В. Клименко. Гидролитическая поликонденсация тетраэтоксисилана с...

Применение полимерных материалов в современной стоматологии

Достижения и открытия химической науки прочно обосновались во всех отраслях жизни человечества. Одна из важнейших возможностей химии – это полимеризация и поликонденсация соединений, которые, в свою очередь...

Регулирование свойств полимерных композиционных материалов...

С развитием техники и созданием новых видов ответственных изделий возникла необходимость получения композитов с высокими механическими и другими функциональными свойствами. Это потребовало создания армирующих волокон и волокнистых наполнителей на основе...

Обзор методов переработки отходов полимерных материалов...

Гидролиз является реакцией, обратной поликонденсации. С его помощью при направленном действии воды по местам соединения компонентов поликонденсаты разрушаются до исходных соединений. Гидролиз происходит под действием экстремальных температур и давлений.

Исследование самопроизвольной полимеризации эпихлоргидрина...

Это позволяет предположить, что в реакцию самопроизвольной полимеризации, в основном

Скорость самопроизвольной полимеризации зависит от обратного значения температур, а в интервале

Результаты анализа ПМР спектра продукта взаимодействия эпихлоргидрина с...

Основные виды термопластичных полимеров. Влияние их свойств...

В статье приводятся основные виды полимеров, используемые при производстве изделий методом вакуумного формования. Дается описание их свойств и характеристик, влияющих на готовые изделия и процесс вакуумного формования в целом.

Задать вопрос