Силиконы для промышленности и быта

Общие сведения об элементоорганических соединениях >> Промышленные силиконы, масла, полиуретан, смазки, компаунды, герметики, акриловые смолы

  СИЛИКОНЫ :: МАСЛА :: ПОЛИУРЕТАН :: СМАЗКИ :: КОМПАУНДЫ :: ГЕРМЕТИКИ :: АКРИЛОВЫЕ СМОЛЫ :: СКУЛЬПТУРЫ

 
  
Главная | О компании | Продукция | Поставки | Поддержка | Цены | Информация | Контакты
 

Силиконовая продукция

Общие сведения об элементоорганических соединениях

 

Информация

 
   
Формовочные силиконы от 280 грн/кг
Промышленные силиконовые смазки производства DOW CORNING (DC) и Пента
Гидрофобизаторы, очистители фасадов (смывки), cмягчители тканей
Антипригарные средства для хлебопекарного производства
Жидкости и эмульсии на основе кремнийорганического состава
Резины из силикона
Силиконовые каучуки
Герметизирующие средства, одно- и двухкомпонентные компаунды, катализаторы и подслои
Пеногасители на основе силикона
Химреагенты для нефтегазовой промышленности
Силиконовые материалы для косметических средств и бытовой химии
Силаны. Аппреты
Различные добавочные материалы для полимерных и лакокрасочных изделий
Этилсиликаты (ЭТС), готовые связующие (ГС), Тэтраэтоксисиланы и тэтраэтил ортосиликаты (ТЭОС)
Силиконы для электронной техники
Силиконовые средства по уходу за руками
Силиконовые материалы для различных целей
Аэросилы
Органосилоксаны
Золь гидроксида циркония
Поверхностно активные вещества (ПАВы) и различные моющие средства
Товары, используемые для народного потребления
Описание продукции марки Molykote
Виксинты и другие заливочные компаунды для герметизации электро- и радио приборов
Концентрированные моющие средства из экологически чистого материала
Изделия из силиконовой резины
Технические шнуры
Предметы декоративного искусства, а также изготовление скульптур и их копий
Полиуретан
Акриловая и полиэфирная смола
Оборудование при работе с силиконом и полиуретаном

     

Категория: Технологии и материалы

В истории развития органической химии имеется много примеров, когда некоторые разделы этой науки, не привлекавшие ранее большого внимания исследователей, начинали бурно развиваться благодаря неожиданному практическому применению того или иного класса соединений или выявлению их новых свойств.

Некоторые данные из истории элементоорганических соединений
Один из таких примеров связан с сульфамидами. Применение сульфамидных препаратов как ценных лечебных средств послужило началом интенсивного развития этой области органической химии - в короткий срок было синтезировано несколько тысяч новых сульфамидных препаратов.

Химия элементоорганических соединений находится сейчас в похожей стадии бурного развития. Это можно видеть из многих примеров. Химия фосфорорганических соединений, долгое время представлявших лишь теоретический интерес, в связи с начавшимся широким применением органических производных фосфора в разнообразных сферах народного хозяйства в настоящее время быстро развивается. Развитие химии органических соединений титана и алюминия было ускорено после открытия Циглером в 1954 г. способности алюминийорганических соединений в смеси с тетрахлоридом титана вызывать полимеризацию этилена, а также обнаружения Натта в 1955 г. возможности стереоспецифической полимеризации непредельных соединений в присутствии различных комплексных катализаторов.

Химия кремнийорганических соединений также развивается скачкообразно. Первое соединение, содержащее кремний и углерод, - этиловый эфир ортокремневой кислоты - было получено французским ученым Эбельменом в 1844 г. Позднее, в 1963 г., Фридель и Крафтс синтезировали первое кремнийорганическое соединение со связью Si-C - тетраэтилсилан. В начале развития химии кремнийорганических соединений, кремний, как ближайший аналог углерода, привлекал большое внимание исследователей. Казалось, что на основе кремния можно создать толь же широкую область химической науки, как органическая химия. Но, выяснилось, что кремний не образует подобно углероду стабильных цепей молекул из последовательно соединенных атомов Si, и поэтому интерес к органическим производным кремния сразу упал. Однако развитие химии высокомолекулярных соединений не могло ограничиться только использованием углерода и органогенных элементов (кислорода, галогенов, азота, серы) для построения молекул полимеров; оно, естественно, было устремлено к вовлечению других элементов Периоди­ческой системы. Это было продиктовано рядом соображений, по которым предполагалось, что замена углерода в основной цепи молекулы на другие элементы приведет к радикальному изменению свойств полимера.

Кремний был первым элементом, использованным К. А. Андриановым (1937 г.), а чуть позже М. М. Котоном (1939 г.) для построения неорганических главных цепей больших молекул, состоящих из чередующихся атомов кремния и кислорода и обрамленных органическими радикалами. Так появился новый класс кремнийорганических полимеров, известный теперь под названием полиорганосилоксанов, силоксанов или силиконов. Таким образом, советские исследователи впервые показали возможность применения кремнийорганических соединений (cиликонов) для синтеза полимеров с неорганическими цепями молекул и боковыми органическими группами. Этот этап стал поворотным в химии кремнийорганических полимеров и послужил началом интенсивных исследований не только кремнийорганических полимеров, но и других элементоорганических высокомолекулярных соединений,

В США первые сообщения по полиорганосилоксанам появились в 1941 г. (Ю. Рохов). В предисловии к русскому изданию миги Ю. Рохова, Д. Херда и Р. Льюиса "Химия металлоорганических соединений" (1963 г.) Ю. Рохов писал: "Как один из последователей фундаментальных работ К. А. Андрианова и Л. М. Котона в области химии кремний органических соединений, я полностью признаю успехи русских ученых в области синтеза и изучения металлоорганических соединений".

В последнее время к элементоорганическим полимерам проявляется большой интерес со стороны различных отраслей хозяйства, особенно машино- и аппаратостроения, авиации и ракетной техники; при этом самые высокие требования предъявляются к термической стабильности полимеров. Приведем в качестве примера энергетику. Расширение областей применения энергетических агрегатов требует увеличения масштабов производства электрооборудования и в связи с этим исключительно большого расхода меди, магнитных материалов и т. д. Кроме того, в связи с развитием авиации, флота и ракетной техники, а также электрификации подземных работ становится необходимым снижать массу и уменьшать габариты электрооборудования. Все это заставляет конструкторов создавать электротехнические устройства, имеющие большую мощность при малых массе и габаритах. При решении этих вопросов, естественно приходится повышать плотность тока, а это приводит к резкому росту рабочей температуры машины или аппарата. Поскольку полимеры являются важнейшими материалами для изготовления любых энергетических агрегатов, необходимо учитывать, что именно они как диэлектрики первыми воспринимают тепло, выделяемое токопроводящими элементами. И здесь становится особенно важной термическая стабильность полимерных материалов.

Внедрение атомной энергии в энергетику еще больше ужесточает требования, предъявляемые к диэлектрикам. В частности, в настоящее время нужны диэлектрики, способные длительно работать при 180-200°С, а при кратковременной работе выдерживать температуру 250-350°С и выше. Другой пример можно привести из современной авиации. Сейчас скорость самолетов увеличивается невероятно быстрыми темпами; при посадке таких скоростных самолетов в авиационных шинах развивается температура до 320°С и выше. Наряду с этим исключительно усложняется защита высокоскоростных самолетов от действия тепла, выделяемого при движении в атмосфере на большой скорости. Теплостойкие полимеры должны также помочь успешному решению задач освоения космического пространства.

Полиорганосилоксаны, как уже говорилось, были первыми представителями высокомолекулярных соединений с неорганическими главными цепями молекул, обрамленными органическими группами. Эти полимеры открыли ту новую область, которую химическая наука развивает без копирования природных веществ или материалов, так как полимеры такого состава неизвестны в природе и от начала до конца разработаны в лаборатории. Исследования элементоорганических высокомолекулярных соединений особенно расширились в послевоенный период, а сейчас их проводят во всех индустриальных и развивающихся странах. Число публикаций и патентов в этой области растет с каждым годом, причем непрерывно появляются новые работы теоретического и прикладного характера. Параллельно с этим бурно развивается промышленность элементоорганических полимеров и мономеров; мировое производство только кремнийорганических мономеров и полимеров к настоящему времени Достигло 1 млн. т в год.

В поле зрения исследователей, работающих над синтезом полимеров, находятся 45 элементов Периодической системы. Важнейшие элементы, привлекаемые для построения полимерных цепей, перечислены ниже:

  • II группа Mg, Zn
  • III группа B, Al
  • IV группа C, Si, Ti, Ge, Zr, Sn, Pb
  • V группа N, P, V, As, Sb, Bi
  • VI группа O, S, Cr, Se, Mo
  • VIII группа Fe, Co, Ni
Действительно, оказалось, что многие из них (В, Al, Si, Ti, Sn, Pb, Р, As, Sb, Fe) способны в сочетании с кислородом и азотом образовывать неорганические цепи полимерных молекул с боковыми органическими и органосилоксановыми группами; некоторые из таких полимеров уже нашли промышленное применение. Следует ожидать, что в ближайшие годы разработка новых методов синтеза приведет к получению и внедрению в промышленность новых элементоорганических полимеров с важными свойствами.

Особенности химии в технологии элементоорганических соединений
Элементоорганические соединения по свойствам и строению значительно отличаются и от органических, и от неорганических соединений - они занимают промежуточное положение. Элементоорганические соединения в природе встречаются редко, их получают синтетическим путем.

В химии живых организмов роль элементоорганических соединений еще не совсем ясна, тем не менее можно с уверенностью сказать, что соединения кремния, фосфора и других элементов играют существенную роль в жизнедеятельности и метаболизме живых организмов, стоящих на высоком уровне эволюционного развития, в частности человека. В организме человека и животных кремнийсодержащие соединения присутствуют в различных формах, в том числе в виде кремнийорганических и комплексных соединений, растворимых в органических растворителях. Тем не менее для кремнийорганических соединений известен лишь один случай обнаружения их в природе - из перьев птиц выделен индивидуальный эфир ортокремневой кислоты состава Si(OC34H69)4- Большую роль в химии живых организмов играют фосфорорганические соединения, в первую очередь эфиры фосфорной и полифосфорной кислот. Так, аденозинтрифосфат (АТФ) содержится в живой ткани и играет жизненно важную роль в качестве источника энергии.

У элементоорганических соединений можно выделить несколько характерных особенностей, принципиально отличающих их от соединений углерода.

1. Различие в избирательном сродстве элементов по сравнению с углеродом.
Электроположительные элементы (Si, В, Al, Р) обладают значительно большим сродством к электроотрицательным элементам, чем углерод. Иначе говоря, кремний, бор, алюминий, фосфор и другие элементы образуют более слабые связи с электроположительными элементами (Н, Si, В, Al, As, Sb, Bi и др.), но более сильные - с электроотрицательными (О, N, Cl, Br, F и др.), чем углерод.

При рассмотрении электроотрицательности различных элементов видно, что углерод (хC = 2,5) занимает примерно среднее положение между самым электроотрицательным элементом - фтором (xF == 4,0) и самыми электроположительными элементами - цезием и францием (xCs = 0,7, хFr == 0,7). Полусумма электроотрицательностей этих элементов составляет хпс = 2,35 и, следовательно, атом С имеет наименьшую тенденцию отдавать или получать электроны, т. е. образовывать положительные или отрицательные ионы. А это значит, что углерод в соединениях менее ионизирован по сравнению с электроположительными или электроотрицательными элементами. Например, если связь Si—C1 ионизирована на 30-50%, то связь С—C1 - примерно на 6%. Поэтому углерод наименее подвержен электрофильной или нуклеофильной атаке, а значит, С—С-связь значительно более прочна, чем Э—Э-связь (например, В—В, Si—Si, A1—A1, Р—Р, As—As), и наоборот, например С—О-связь, полусумма электроотрицательности которой равна хпс = 3,0, менее прочна, чем связи А1—О (хпс = 2,5), Si—О (хпс = 2,65), Si—N (хпс = 2,4) и т. д. Сравнение энергии связей атомов бора, кремния., фосфора, мышьяка с энергией связи атомов углерода подтверждает эти положения (табл. 1).

Как видно из табл.1, наименьшая энергия у связей As—As, Si—Si, P—P и В—В, которые поэтому более склонны к термическому расщеплению, чем связи Р—С, Si—С, В—С и С—С. Еще большей энергией обладают связи As—О, Р—О, Si—О и В—О, поэтому большинство важнейших элементоорганических олигомеров и полимеров, нашедших практическое применение, характеризуется именно наличием силоксановых, алюмоксановых, борсилоксановых и подобных группировок в цепях.

Таким образом, отличие элементоорганических соединений от органических в значительной мере обусловлено малой прочностью Э—Э-связей по сравнению с С—С-связью,и наоборот, значительно большей прочностью, например, Э—О—Э-связей, чем С—О—С-связей. Следовательно, элементоорганические соединения более склонны к реакциям конденсации, приводящим к образованию элементооксановых полимерных цепей, в то время как органические мономеры хоть и склонны к образованию углеродоксановых полимерных цепей (С—О—С), но эти цепи термически значительно менее стабильны. Например, полиоксометилены (СН2—О—)n легко расщепляются при 150-170°С, в то время как термостойкость полиорганосилоксанов с разветвленными и особенно с лестничными цепями молекул превышает 500°С. И именно поэтому в молекулах элементоорганических полимеров содержатся термически стабильные элементоксановые и другие связи, где чередуются элементы с положительной и отрицательной поляризацией.

2. Повышенная реакционная способность функциональных групп
(например. Сl, Вг, ОН, OR, OCOR, NH2, SH), находящихся у атомов кремния, алюминия, титана, фосфора и других элементов, по сравнению с реакционной способностью тех же групп, связанных с углеродом. Это объясняется тем, что, например, атом кремния в полтора раза крупнее, чем атом углерода: имеет ковалентный радиус 0,117 нм, тогда как радиус атома углерода составляет всего 0,077 нм. Отсюда следует, что функциональные группы находятся у атома Si на значительно большем расстоянии друг от друга, чем у атома С (например, расстояния между атомами Сl в SiCl4 и ССl4 равны соответственно 0,329 и 0,298 нм) и, следовательно, центральный атом кремния менее экранирован, чем атом углерода. К тому же кремний, как и другие элементы, более электроположителен, чем углерод, и поэтому более подвержен нуклеофильной атаке, и, таким образом, функциональные группы, стоящие у этих элементов, более активны в различных реакциях.

3. Различие в образовании типов связей.
В органической химии кратные σ,π-связи играют огромную роль, так как непредельные соединения являются основными мономерами для полимеризации по кратным связям, а в химии элементоорганических соединений роль σ,π-связей незначительна вследствие того, что до настоящего времени достоверное образование стабильных соединений с кратными Э—Э-связями не установлено. Это свидетельствует о том, что электроположительные элементы, в отличие от углерода, по-видимому, мало способны образовывать стабильные соединения с кратными связями.

Как известно, органические соединения, содержащие две гидроксильные группы у одного атома углерода, встречаются редко; более электроположительные элементы, напротив, способны удерживать не только две, но и три гидроксильные группы. При попытке получить органические соединения с двумя гидроксильными группами они обычно отщепляют молекулу воды и образуют альдегиды или кетоны. Ди- и тригидроксипроизводные электроположительных элементов к подобному превращению не способны (из-за невозможности образования прочной двойной связи у атомов этих элементов), вследствие чего элементоорганическая химия не знает соединений, аналогичных органическим альдегидам и кетонам.

Таким образом, в отличие от органической химии, где кратная связь рπ—рπ имеет огромное значение для синтеза высоко­молекулярных соединений многих классов, в химии элементоорганических соединений такие связи могут участвовать в образовании макромолекул только в том случае, если они входят в состав групп, обрамляющих элементоорганическую цепь. Во всех других случаях (особенно для элементоорганических макромолекул с неорганическими цепями) кратные связи в реакциях не участвуют. Вместе с тем, в отличие от соединений углерода, для соединений многих электроположительных элементов существенную роль играет ковалентная связь dπ—рπ когда атомы электроположительных элементов (Si, В, Al, P) являются акцепторами электронов из-за наличия свободных орбиталей. В кремнеорганических соединениях, например, такая связь возможна между атомами кремния и кислорода (или галогена, азота и углерода ароматического ядра). Указанные отличия элементоорганических соединений и предопределяют специфику их химических свойств.

Из особенностей промышленности элементоорганических мономеров и полимеров можно выделить следующие:

  • многообразие технологических процессов синтеза этих соединений;
  • агрессивность среды при осуществлении синтеза и обусловленные этим жесткие требования к аппаратурному оформле­нию процессов;
  • во многих случаях сравнительно малая тоннажность выпускаемой продукции и вследствие этого осуществление синтеза некоторых элементоорганических соединений периодическим способом, что приводит к удорожанию продукции;
  • большая номенклатура выпускаемой продукции;
  • относительно высокая цена на элементоорганическую продукцию.
Но несмотря на это следует подчеркнуть, что потребность в элементоорганических мономерах и полимерах из года в год возрастает. Это объясняется комплексом их ценных свойств. Подчас введение весьма небольших количеств соответствующих элементоорганических соединений в различные композиционные составы или материалы позволяет существенно улучшить их эксплуатационные показатели. Поэтому несмотря на относительно высокую стоимость элементоорганических соединений их применение выгодно не только технически, но и экономически.

Перспективы развития химии и технологии элементоорганических полимеров
Одна из важнейших современных особенностей научно-технического прогресса - широкое использование полимеров и материалов на их основе практически во всех областях народного хозяйства и в быту, причем диапазон применения синтетических материалов из года в год расширяется. Поэтому для дальнейшего развития народного хозяйства требуется увеличивать производство разнообразных полимерных материалов с комплексом ценных свойств. Исходными веществами для многих полимерных материалов являются синтетические элементоорганические олигомеры и полимеры, используемые в производстве пластических масс, герметиков и резин, лакокрасочных, антикоррозионных и других покрытий, электроизоляционных, смазочных и строительных материалов и т. д. Сейчас трудно найти отрасль народного хозяйства, в которой не применялись бы элементоорганические соединения, так как они сочетают ценные технические свойства с удобными и высокопроизводительными методами переработки в материалы и изделия самой различной формы и габаритов, что и обеспечивает элементоорганическим олигомерам и полимерам большое будущее.

Карбоцепные высокополимеры (цепи которых построены только из атомов углерода), как правило, недостаточно тепло- и атмосферостойки, поэтому химики-синтетики всегда стремились к синтезу новых, более тепло- и атмосферостойких полимеров. Это стремление и явилось одной из причин создания высокомо­лекулярных соединений, цепи которых состоят из атомов различных элементов (Si, A1, В, Ti и др.) и кислорода или азота.

Масштабы промышленного производства элементоорганических соединений, и прежде всего элементоорганических олигомеров и полимеров, а также исключительно разнообразные требования, предъявляемые к материалам на основе указанных соединений в различных отраслях народного хозяйства (медицина, транспорт, сельское хозяйство и др.), особенно в связи с прогрессом самолето- и ракетостроения, радио- и микроэлектроники, электротехники, выдвигают перед элементоорганической химией ряд новых проблем. Среди них следует особо выделить:

1) расширение интервала рабочих температур полимеров для создания на их основе неметаллических материалов (пластиков, резин, волокон, лакокрасочных покрытий и т. д.);

2) улучшение механических показателей синтезируемых полимеров и материалов на их основе;

3) повышение физической и химической инертности (например, стойкости к атмосферным воздействиям, свету, радиации, влаге);

4) создание таких полимеров, на основе которых можно разработать негорючие материалы с необходимым комплексом технических свойств.

Эти проблемы можно успешно решить путем поиска методов синтеза новых полимеров с разнообразной структурой молекул, модифицированием известных полимеров, а также "легированием" полимеров путем небольших добавок веществ, отличных по составу от полимера.

В связи с широким использованием высокомолекулярных соединений в виде различных неметаллических материалов, применяемых, в частности, в местах значительного скопления людей, серьезной проблемой в настоящее время является создание неметаллических материалов, не поддерживающих горение или полностью негорючих.

Термостойкость полимеров во многом зависит от структуры их макромолекул, а термоокислительная стабильность и негорючесть - от типа и числа органических групп, обрамляющих цепи. Поэтому очень важно сочетать в макромолекулах оптимальную частоту сетки с подходящим типом и числом боковых органических групп. В этом случае наибольший эффект можно ожидать от полиорганосилоксанов с разветвленной (I), лестничной (II) и спироциклической (III) структурой молекул.

Антон
25.09.2007

www.penta-si.com.ua

Борьба с высолами: очистка фасадов, гидрофобизация фасадов
25.09.2007

Кремний
25.09.2007

М-Ретайр Марка А (Модификатор)

Z-6940 (Силановый аппрет)

Z-6920 (Силановый аппрет)

Z-6945 (Силановый аппрет)

Z-6925 (Силановый аппрет)

Пента® Л-1 (Люминофор)

 
      Новости промышленности...
Технологии и материалы...
Новости науки...
Новости компании...
Полиуретановая гидроизоляция
Силикон для бетона (эпоксидной смолы)
Инструкция по применению SK-790
Силиконовая смазка
Теплопроводящий силиконовый герметик
Пентэласт-714
Инструкция по применению Вакуумной установки ВУ-861
Инструкция по применению Пентэласт-750
Праймер для силиконов
Теперь Вы можете получить образцы силиконовых компаундов
Биотехнологи создали робота-медузу
Группа компаний "Пента" выкуплена американцами
Силастик вместо резины
«ТАНЕКО» отгрузил первую партию трансмиссионного масла для «Автоваза»
ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ С ПОЛИУРЕТАНАМИ – ЧТО НЕОБХОДИМО ПРОВЕРИТЬ
Все статьи...