Silikonit

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 11. maaliskuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 3 muokkausta .

Silikonit (polyorganosiloksaanit) ovat happea sisältäviä korkean molekyylipainon orgaanisia piiyhdisteitä , joiden kemiallinen kaava on [ R2SiO] n , jossa R = orgaaninen ryhmä (metyyli, etyyli tai fenyyli). Nyt tätä määritelmää noudatetaan harvoin, ja polyorganosiloksaanit (esimerkiksi PMS-tyyppiset silikoniöljyt , GKZH-tyyppiset vettä hylkivät aineet tai SKTN-tyypin pienimolekyyliset kumit) ja jopa organopiimonomeerit (eri silaanit ) yhdistetään myös "silikoniksi". ", hämärtää eroja käsitteiden "silikoni" ja "orgaaninen pii" välillä.

Rakennus

Silikonien rakenne on epäorgaanisen pii-happi-pääketjun (…-Si-O-Si-O-Si-O-…) muodossa, johon on kiinnittynyt orgaanisia sivuryhmiä, jotka ovat kiinnittyneet piiatomeihin. Joissakin tapauksissa riippuvat orgaaniset ryhmät voivat liittää yhteen kaksi tai useampia organopiiketjuja. Vaihtelemalla pääorgaanisen piiketjun, sivuryhmien ja ristisidosten pituutta on mahdollista syntetisoida silikoneja, joilla on erilaiset ominaisuudet.

Silikonit jaetaan kolmeen ryhmään riippuen molekyylipainosta, silloittumisasteesta, piiatomien orgaanisten ryhmien tyypistä ja lukumäärästä:

  1. "Silikonisesteet " - alle 3000 siloksaaniyksikköä .
  2. "Silikonielastomeerit " - 3000 - 10000 siloksaaniyksikköä .
  3. "Silikonihartsit " - yli 10 000 siloksaaniyksikköä ja korkea silloitusaste .

Synteesi

Polyorganosiloksaanit syntetisoidaan polymeerikemian standardimenetelmillä , mukaan lukien polykondensaatio ja polymerointi.

Yksi yleisimmistä menetelmistä on funktionalisoitujen diorgansilaanien - dikloorisilaanien, dialkoksi- ja diasyylioksi-, diaminosilaanien - hydrolyyttinen polykondensointi. Menetelmä perustuu funktionaalisten ryhmien hydrolyysiin, mikä johtaa epästabiilien diorganosilanolien muodostumiseen, jotka oligomeroituvat muodostaen syklosiloksaaneja:

R 2 SiX 2 + 2 H 2 O R 2 Si(OH) 2 + 2 HX nR2Si (OH) 2 ( R2Si - O ) n + H20

Reaktioseoksessa muodostuneet syklosiloksaanit polymeroituvat sitten anionisen tai kationisen mekanismin mukaisesti:

Voimakkain hydrolyyttinen polykondensaatioprosessi tapahtuu dikloorisilaanien kanssa, mutta tässä tapauksessa vapautuu kloorivetyä , mikä joissakin tapauksissa, kuten lääketieteellisten tuotteiden polymeerien synteesi, ei ole hyväksyttävää. Näissä tapauksissa käytetään diasetoksisilaaneja - hydrolyyttisessä polykondensaatioprosessissa muodostuu myrkytöntä etikkahappoa, mutta prosessi etenee paljon hitaammin.

Silikonikumien, joiden molekyylipaino on ~ 600 000 tai enemmän, synteesiin käytetään esisyntetisoitujen syklosiloksaanien ionipolymerointia.

Substituoituja silaaniprekursoreita, joissa on enemmän happoa muodostavia ryhmiä ja vähemmän alkyyliryhmiä, kuten metyylitrikloorisilaania, voidaan käyttää haarojen ja/tai silloitusten lisäämiseen polymeeriketjuihin. Ihannetapauksessa kustakin tällaisen yhdisteen molekyylistä tulee haarautumispiste. Tätä käytetään kovien silikonikumien valmistuksessa. Samoin prekursoreita, joissa on kolme metyyliryhmää, voidaan käyttää molekyylipainon rajoittamiseen, koska jokainen tällainen molekyyli reagoi yhden reaktiokohdan kanssa ja muodostaa siten silikoniketjun pään.

Nykyaikaiset silikonikumit on valmistettu tetraetoksisilaanista , joka reagoi hellävaraisemmin ja kontrolloidummin kuin kloorisilaanit.

Sovellus

Silikoni on löytänyt laajan sovelluksen rakentamisessa ja jokapäiväisessä elämässä. Silikoneilla on useita ainutlaatuisia ominaisuuksia yhdistelmissä, jotka puuttuvat muista tunnetuista aineista: kyky lisätä tai vähentää adheesiota , antaa hydrofobisuutta, toimia ja ylläpitää ominaisuuksia äärimmäisissä ja nopeasti muuttuvissa lämpötiloissa tai korkeassa kosteudessa, dielektriset ominaisuudet, bioinertisyys, kemiallinen inertisyys , joustavuus, kestävyys, ympäristöystävällisyys . Tämä aiheuttaa niille suuren kysynnän eri alueilla. [yksi]

Silikoninesteitä ja niiden emulsioita käytetään laajalti seuraavien aineiden pohjalta:

Silikonielastomeeriä käytetään seuraavissa muodoissa:

Silikonihartseja käytetään useimmiten kopolymeereissä muiden polymeerien (silikoni/alkydit, silikoni/polyesterit jne.) kanssa pinnoitekoostumuksissa, jotka ovat kestäviä, sähköä eristäviä tai hydrofobisia.

Silikonia käytetään tiivisteiden valmistukseen - silikonitiivisteet, renkaat, holkit, hihansuut, tulpat ja paljon muuta. Silikonituotteilla on useita ominaisuuksia, joiden ansiosta niitä voidaan käyttää myös olosuhteissa, joissa perinteisten elastomeerien käyttöä ei voida hyväksyä. Silikonista valmistetut tuotteet pitävät käyttökapasiteetin -60 °C - +200 °C. Pakkasenkestävästä silikonikumista -100 °C asti, lämmönkestävästä - +300 °C asti. Silikonista valmistetut O-renkaat kestävät otsonia , merta ja makeaa vettä (myös kiehuvaa), alkoholeja , mineraaliöljyjä ja polttoaineita, heikkoja happoliuoksia , emäksiä ja vetyperoksidia .

Silikonituotteet kestävät säteilyä, UV-säteilyä, sähkökenttiä ja purkauksia. Yli +100 °C lämpötiloissa ne ylittävät kaikki perinteiset elastomeerit eristysominaisuuksiltaan. Silikonituotteiden fysiologista inertiteettiä ja myrkyttömyyttä käytetään lähes kaikilla teollisuudenaloilla.

Kysymyksiä sanan käytöstä

Termiä silikoni ehdotti vuonna 1901 englantilainen kemisti Frederick Kipping polydifenyylisiloksaanille analogisesti bentsofenonin ketonin ( ketonin ) kanssa kaavojen samankaltaisuuden vuoksi: ketoneissa karbonyyliryhmä on sitoutunut kahteen hiilivetyradikaaliin, silikoneissa SiO. ryhmä on samalla tavalla sitoutunut hiilivetyradikaaleihin. Aluksi Kipping käytti jopa termiä silikoketoni [2] [3] . Virheellinen nimi oli selvä alusta alkaen, koska ketonit ovat monomeerejä. Silanoni [4] on rakenteeltaan täydellinen analogi ketonista, jossa piiatomi on sitoutunut kaksoissidoksella happiatomiin .

Englannista käännettäessä tapahtuu usein virheitä, jotka johtuvat englanninkielisten termien silicon [ˈsɪlɪkən] ( pii ) ja silikoni [ˈsɪlɪkəʊn] (silikoni) oikeinkirjoituksen samankaltaisuudesta (katso kääntäjän väärät ystävät ). Erityisesti tällä tavalla yleinen toponyymi " Piilaakso " ilmestyi venäjän kieleen . Englannin kielessä termit silikoni ja silikoni ovat myös joskus hämmentäviä.

Väärennösten tunnistaminen

Myytävänä olevien silikonien korkeiden kustannusten vuoksi niiden väärennökset eivät ole harvinaisia, silikonikumi- ja silikonitiivisteet ovat useimmiten väärennettyjä : ne korvataan polyvinyylikloridilla ja akryylitiivisteillä. Jotta väärennös voidaan tunnistaa nopeasti kotioloissa, riittää, että sytytetään pieni pala koenäytteestä: toisin kuin väärennöksissä käytetyt hiilipohjaiset orgaaniset yhdisteet, silikonimateriaalit syttyvät vaikeasti, ja palaessaan ne eivät päästä mustaa nokea ( hiili ), mutta valkoinen ( piidioksidi ) . On kuitenkin muistettava, että myös hiiltä on rajoitettu määrä joissakin silikonikoostumuksissa.

Toisin kuin silikonikumit, väärennökset menettävät kimmoisuutensa alhaisissa lämpötiloissa. Siksi pakastin on erinomainen niiden tunnistamiseen.

Muistiinpanot

  1. ↑ Natalia Leskova. Ei pelkästään kloorilla // Tieteen maailmassa . - 2020. - Nro 4/5 . - S. 74-80 .
  2. ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan. Alkuaineiden kemia  (uuspr.) . – 2. - Butterworth-Heinemann, 1997. - ISBN 0080379419 .
  3. ↑ Frederick Kipping , LL Lloyd. XLVII.? Piin orgaaniset johdannaiset. Trifenyylisilikoli ja alkyylioksipiikloridit  (englanniksi)  // Journal of the Chemical Society : päiväkirja. - Chemical Society , 1901. - Voi. 79 . - s. 449-459 . - doi : 10.1039/CT9017900449 .
  4. ↑ VN Khabashesku, ZA Kerzina, KN Kudin, OM Nefedov. Matriisieristyksen infrapuna- ja tiheysfunktionaaliset teoreettiset tutkimukset orgaanisista silanoneista, (CH 3 O) 2 Si=O ja (C 6 H 5 ) 2 Si=O  (englanniksi)  // J. Organomet. Chem. : päiväkirja. - 1998. - Voi. 566 , no. 1-2 . - s. 45-59 . - doi : 10.1016/S0022-328X(98)00726-8 .

Katso myös

Kirjallisuus

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa
 Orgaanisten yhdisteiden luokat
hiilivedyt
Happipitoinen
Typpeä sisältävä
Rikki
Fosforia sisältävä
haloorgaaninen
organopiitä
Organoelementti
Muut tärkeät luokat