Silikoner

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 11 mars 2021; kontroller kräver 3 redigeringar .

Silikoner (polyorganosiloxaner) är syrehaltiga högmolekylära kiselorganiska föreningar med den kemiska formeln [R 2 SiO] n , där R = organisk grupp (metyl, etyl eller fenyl). Nu följs denna definition sällan, och polyorganosiloxaner (till exempel silikonoljor av PMS-typ, vattenavvisande medel av GKZH-typ eller lågmolekylära gummin av SKTN-typ) och även organokiselmonomerer (olika silaner ) kombineras också till "silikon ", sudda ut skillnaderna mellan begreppen "silikon" och "organisk kisel".

Byggnad

Silikoner har en struktur i form av en huvudsaklig oorganisk kisel-syrekedja (...-Si-O-Si-O-Si-O-...) med organiska sidogrupper fästa till den, som är fästa vid kiselatomer. I vissa fall kan hängande organiska grupper länka samman två eller flera kiselorganiska kedjor. Genom att variera längden på den huvudsakliga kiselorganiska kedjan, sidogrupper och tvärbindningar är det möjligt att syntetisera silikoner med olika egenskaper.

Silikoner delas in i tre grupper , beroende på molekylvikten, graden av tvärbindning, typen och antalet organiska grupper vid kiselatomerna:

  1. "Silikonvätskor " - mindre än 3000 siloxanenheter .
  2. " Silikonelastomerer " - från 3000 till 10000 siloxanenheter .
  3. "Silikonhartser " - mer än 10 000 siloxanenheter och en hög grad av tvärbindning .

Syntes

Polyorganosiloxaner syntetiseras med standardmetoder för polymerkemi , inklusive polykondensation och polymerisation.

En av de vanligaste metoderna är hydrolytisk polykondensering av funktionaliserade diorganosilaner - diklorsilaner, dialkoxi och diacyloxi, diaminosilaner. Metoden är baserad på hydrolys av funktionella grupper som leder till bildandet av instabila diorganosilanoler, som oligomeriserar för att bilda cyklosiloxaner:

R 2 SiX 2 + 2H 2 O R 2 Si(OH) 2 + 2HX nR2Si (OH) 2 ( R2Si - O ) n + H2O

Cyklosiloxanerna som bildas i reaktionsblandningen polymeriserar sedan enligt den anjoniska eller katjoniska mekanismen:

Den mest kraftfulla processen för hydrolytisk polykondensation sker med diklorsilaner, men i detta fall frigörs väteklorid , vilket i vissa fall, såsom syntes av polymerer för medicinska produkter, är oacceptabelt. I dessa fall används diacetoxisilaner - i processen med hydrolytisk polykondensation bildas ogiftig ättiksyra, men processen går mycket långsammare.

För syntes av silikongummin med en molekylvikt på ~ 600 000 och däröver används jonisk polymerisation av försyntetiserade cyklosiloxaner.

Substituerade silanprekursorer med fler syrabildande grupper och färre alkylgrupper, såsom metyltriklorsilan, kan användas för att införa grenar och/eller tvärbindningar i polymerkedjor. Helst kommer varje molekyl av en sådan förening att bli en grenpunkt. Detta används vid tillverkning av hårda silikongummin. Likaså kan prekursorer med tre metylgrupper användas för att begränsa molekylvikten eftersom varje sådan molekyl reagerar med ett reaktionsställe och därmed bildar änden av silikonkedjan.

Moderna silikongummin är tillverkade av tetraetoxisilan , som reagerar skonsammare och kontrollerat än klorsilaner.

Applikation

Silikon har funnit bred användning i konstruktion och i vardagen. Silikoner har ett antal unika egenskaper i kombinationer som saknas från andra kända ämnen: förmågan att öka eller minska vidhäftningen , ge hydrofobicitet, arbeta och bibehålla egenskaper vid extrema och snabbt växlande temperaturer eller hög luftfuktighet, dielektriska egenskaper, bioinerthet, kemisk tröghet , elasticitet, hållbarhet, miljövänlighet . Detta orsakar en hög efterfrågan på dem inom olika områden. [ett]

Silikonvätskor och deras emulsioner används i stor utsträckning som eller som bas för:

Silikonelastomerer används i form av:

Silikonhartser används oftast i sampolymerer med andra polymerer (silikon/alkyder, silikon/polyestrar, etc.) i beläggningsformuleringar som är resistenta, elektriskt isolerande eller hydrofoba.

Silikon används för att tillverka tätningar - silikonpackningar, ringar, bussningar, manschetter, pluggar med mera. Silikonprodukter har ett antal kvaliteter som gör att de kan användas även under förhållanden där användningen av traditionella elastomerer är oacceptabel. Produkter från silikon håller arbetskapaciteten från -60 °C till +200 °C. Från frostbeständiga typer av silikongummi - från -100 °C, från värmebeständiga typer - upp till +300 °C. O-ringar gjorda av silikon är resistenta mot ozon , hav och sötvatten ( inklusive kokning), alkoholer , mineraloljor och bränslen, svaga lösningar av syror , alkalier och väteperoxid .

Silikonprodukter är resistenta mot strålning, UV-strålning, elektriska fält och urladdningar. Vid temperaturer över +100 °C överträffar de alla konventionella elastomerer när det gäller isoleringsförmåga. Den fysiologiska trögheten och icke-toxiciteten hos silikonprodukter används i nästan alla industrier.

Frågor om ordanvändning

Termen silikon föreslogs 1901 av den engelske kemisten Frederick Kipping för polydifenylsiloxan i analogi med keton ( keton ) för bensofenon på grund av likheten mellan formlerna: i ketoner är karbonylgruppen bunden till två kolväteradikaler, i silikoner, SiO grupp är på liknande sätt bunden till kolväteradikaler. Till en början använde Kipping till och med termen silikoketon [2] [3] . Det felaktiga namnet var tydligt från början, eftersom ketoner är monomerer. Silanone [4] är en komplett analog av en keton i strukturen, med en kiselatom bunden av en dubbelbindning till en syreatom .

Fel uppstår ofta när man översätter från engelska på grund av likheten i stavningen av de engelska termerna silicon [ˈsɪlɪkən] ( silicon ) och silikon [ˈsɪlɪkəʊn] (silikon) (se översättarens falska vänner ). I synnerhet var det på detta sätt som den vanliga toponymen " Silicon Valley " dök upp på det ryska språket . På engelska är termerna silicon och silikon också ibland förvirrande.

Erkännande av förfalskningar

På grund av den höga kostnaden för silikoner till försäljning är deras förfalskningar inte ovanliga, silikongummi och silikontätningsmedel är oftast förfalskade : de ersätts med polyvinylklorid och akryltätningsmedel. För att snabbt känna igen en förfalskning i hushållsförhållanden räcker det att sätta eld på en liten bit av testprovet: till skillnad från kolbaserade organiska föreningar som används för förfalskningar, antänds silikonmaterial med svårighet, och när de brinner avger de inte svart sot ( kol ), men vit ( kiseldioxid ). Man bör dock komma ihåg att kol också finns i begränsade mängder i vissa silikonkompositioner.

Till skillnad från silikongummin tappar förfalskningar sin elasticitet vid låga temperaturer. Därför är frysen utmärkt för deras igenkänning.

Anteckningar

  1. ↑ Natalia Leskova. Inte enbart med klor // I vetenskapens värld . - 2020. - Nr 4/5 . - S. 74-80 .
  2. ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan. Grundämnenas kemi  (neopr.) . — 2:a. — Butterworth-Heinemann, 1997. - ISBN 0080379419 .
  3. ↑ Frederick Kipping , LL Lloyd. XLVII.? Organiska derivat av kisel. Trifenylsilikon och alkyloxikiselklorider  (engelska)  // Journal of the Chemical Society : journal. - Chemical Society , 1901. - Vol. 79 . - S. 449-459 . - doi : 10.1039/CT9017900449 .
  4. ↑ VN Khabashesku, ZA Kerzina, KN Kudin, OM Nefedov. Matrisisolering infraröd och densitetsfunktionella teoretiska studier av organiska silanoner, (CH 3 O) 2 Si=O och (C 6 H 5 ) 2 Si=O  (engelska)  // J. Organomet. Chem. : journal. - 1998. - Vol. 566 , nr. 1-2 . - S. 45-59 . - doi : 10.1016/S0022-328X(98)00726-8 .

Se även

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger
 Klasser av organiska föreningar
kolväten
Syrehaltig
Kvävehaltig
Svavel
Fosforhaltig
haloorganiska
organosilikon
Organoelement
Andra viktiga klasser