Файл: Андрианов К.А. Технология элементоорганических мономеров и полимеров учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 248
Скачиваний: 6
Таблица 34. Основные свойства кремнийорганических герметиков и компаундов и области их применения
|
|
|
П р е д е л |
О т н о с и |
||
|
|
Т в е р |
п р о ч н о |
т е л ь н о е |
||
|
|
с т и п р и |
у д л и н е |
|||
|
П л о т н о с т ь , |
дость |
||||
М а р к а |
р а с т я ж е |
н и е п р и |
||||
г/см' |
п о Т И Р , |
|||||
|
н и и , |
|
р а з р ы в е , |
|||
|
|
у с л . е д . |
|
|||
|
|
г |
, |
о/ |
||
|
|
|
кгс/см |
/о • |
||
|
|
|
не м е н е е |
н е м е н е е |
Ж и з н е с п о с о б н о с т ь , О б л а с т и п р и м е н е н и я
ч
Г е р м е т и к |
2,193 - 2,20 5 |
5 0 - 6 0 |
20 |
160 |
0 , 5 - 6 |
Д л я п о в е р х н о с т н о й |
г е р м е т и з а ц и и |
м е т а л л и ч е с к и х |
с о е д и |
||||||||
В и к с и н т Y - 1 - 1 8 |
|
|
|
|
|
|
н е н и й и а п п а р а т у р ы , р а б о т а ю щ и х на в о з д у х е в и н |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
т е р в а л е |
от —60 д о + 300 °С п о д д е й с т в и е м в и б р а ц и о н |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
н ы х , у д а р н ы х и п о в т о р н о п е р е м е н н ы х н а г р у з о к в р а з |
||||||||||
Г е р м е т и к |
2,200 |
4 0 - 5 0 |
18 |
2J0 |
3 - 8 |
|
л и ч н ы х к л и м а т и ч е с к и х у с л о в и я х |
|
|
|
|||||||
|
Д л я п о в е р х н о с т н о й и в н у т р и ш о в н о й г е р м е т и з а ц и и к л е |
||||||||||||||||
В и к с и н т Y-2-2.8 |
|
|
|
|
|
|
п а н ы х и с в а р н ы х с о е д и н е н и й , к о н с т р у к ц и й и п р и б о |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
р о в , р а б о т а ю щ и х в и н т е р в а л е о т - 6 0 д о + 3 0 0 °С п р и |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
п о в е р х н о с т н о й г е р м е т и з а ц и и и от - 6 0 д о + 2 5 0 °С — |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
п р и в н у т р и ш о в н о й |
|
|
|
|
|
|
||||
Г е р м е т и к |
1,350 |
4 0 - 5 0 |
15 |
100 |
0 , 5 - 5 |
Д л я п о в е р х н о с т н о й |
г е р м е т и з а ц и и |
к о н с т р у к ц и й |
и п р и |
||||||||
В и к с и н т Y - 4 - 2 1 |
|
|
|
|
|
|
б о р о в , д л и т е л ь н о р а б о т а ю щ и х н а в о з д у х е в и н т е р в а л е |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
от - 6 0 д о + 3 0 0 "С |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Г е р м е т и к |
1,750 |
Н е м е н е е |
13 |
130 |
0 , 5 - 2 |
1 Д л я г е р м е т и з а ц и и |
м е т а л л и ч е с к и х |
|
с о е д и н е н и й , |
р а б о т а - |
|||||||
В Г Ф - 1 |
|
35 |
|
|
|
|
1 ю щ и х в с р е д е т о п л и в T - 5 , T - 6 и Н а ф т и л , в и н т е р в а л е |
||||||||||
|
|
130 |
3 - 7 |
|
[ от - 6 0 |
ДО + 250 |
"С ( В Г Ф - 1 - |
д л я п о в е р х н о с т н о й г е р - |
|||||||||
Г е р м е т и к |
1,750 |
3 5 - 4 5 |
13 |
|
|||||||||||||
В Г Ф - 2 |
|
|
|
|
|
|
J м е т и з а ц и и , В Г Ф - 2 - д л я в н у т р и ш о в н о й ) |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
Д л я г е р м е т и з а ц и и р а д и о э л е к т р о н н о й т е х н и к и и р е з ь б о |
|||||||||||
Г е р м е т и к и |
— |
2 0 - 4 0 |
15 |
2 0 0 - 6 0 0 |
1 0 - 3 0 |
мин |
|||||||||||
в ы х с о е д и н е н и й ; д л я р е м о н т а и з д е л и й , з а г е р м е т и з и |
|||||||||||||||||
В Г О - 1 и В Г О - 2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
р о в а н н ы х др-ѵгими |
с и л и к о н о в ы м и |
г е р м е т и к а м и . Т е м |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
п е р а т у р н ы е п р е д е л ы |
э к с п л у а т а ц и и |
от —60 д о + 2 5 0 "С |
||||||||
К о м п а у н д |
1,150 |
5 0 - 6 0 |
17 |
80 |
0,5 - 0, 6 |
Д л я г е р м е т и з а ц и и |
э л е к т р о - и |
р а д и о п р и б о р о в , |
р а б о т а |
||||||||
В и к с и н т К - 1 8 |
|
|
|
|
|
|
ю щ и х н а в о з д у х е и в у с л о в и я х п о в ы ш е н н о й в л а ж н о |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
сти |
в и н т е р в а л е о т —60 д о + 2 5 0 |
°С |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
К о м п а у н д ы |
|
|
1 - 1 5 |
1 0 0 - 1 8 0 |
Н е м е н е е |
Д л я г е р м е т и з а ц и и э л е к т р о п р и б о р о в с ц е л ь ю з а щ и т ы |
|||||||||||
К Л * |
|
|
|
|
1 0 - 1 5 |
мин |
от в л а г и и а т м о с ф е р н ы х в о з д е й с т в и й . Т е м п е р а т у р н ы е |
||||||||||
|
|
|
|
п р е д е л ы э к с п л у а т а ц и и |
от —60 |
д о |
+ 3 00 °С |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
* В ы п у с к а ю т с я |
по д д е в я т ь ю |
ш и ф р а м и в |
з а в и с и м о с т и от п р и м е н я е м о г о |
н а п о л н и т е л я |
и |
его д о з и р о в к и ; |
в к а ж д о м |
ш и ф р е п о две |
м а р к и , |
||||||||
р а з л и ч а ю щ и е с я п о в я з к о с т и . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
206 |
Гл. 9. Получение линейных |
полиорганосилоксанов |
Как видно из табл. 34, кремнийорганические герметики приме няются для герметизации различных конструкций и приборов, работающих в широком диапазоне температур (от —60 до +250 ~ Ч-300°С). Создаваемые ими уплотнения стойки к вибрационным, знакопеременным и ударным нагрузкам и к атмосферным воздей ствиям. Кремнийорганические компаунды предназначаются главным образом для защиты электрических и электронных устройств от влаги, атмосферных воздействий и других факторов.
Л и т е р а т у р а
К и р п и ч н и к о в П. А., А в е р к о - А н т о н о в и ч Л. А., А в е р -
к о - А н т о н о в и ч |
Ю. |
О. Химия и технология синтетического каучука. |
«П., «Химия». 1970. См. |
с. |
489—504. |
I
Г л а в а 10
ПОЛУЧЕНИЕ ПОЛИОРГАНОСИЛОКСАНОВ
СРАЗВЕТВЛЕННЫМИ, ЛЕСТНИЧНЫМИ
ИЦИКЛОЛИНЕЙНЫМИ ЦЕПЯМИ МОЛЕКУЛ
Полиорганосилоксаны разветвленного I и лестничного I I строения
R |
R |
R |
R |
I |
! |
I |
I |
О — S i - O - S i - O - S i - O - S i
|
I |
I |
I |
! |
|
OH |
I |
R |
I |
|
R |
О |
R |
О |
|
I |
I |
||
0— SI i - O - IS i - O -IS i - O -I S i |
||||
|
I |
I |
I |
I |
|
R |
R |
0 |
R |
|
|
|
I |
|
|
|
|
I |
|
R |
~ |
R |
R " |
R |
I |
|
I |
I |
] |
H O - S i |
O - S i - 0 - S i - |
|
||
|
|
|
|
-О—Si—ОН |
O |
|
0 |
0 |
і |
|
|
|||
H O - S i |
O — i i — 0 - Si— |
- О - і і - О Н |
||
I |
|
I |
I |
|
|
I |
|||
R |
|
R |
R _ |
R |
|
|
|
II |
|
получают гидролитической |
поликонденсацией трифункциональных |
кремнийорганических соединений (лестничные полимеры) или смеси ди- и трифункциональных соединений (разветвленные полимеры).
Решающее влияние на свойства полиорганосилоксанов развет вленного и лестничного строения оказывают два фактора: функцио нальность исходных мономеров, определяемая соотношением числа органических групп или радикалов в них к атому кремния (R : Si), и степень использования функциональных групп (галогена, алкоксильных, ацилоксильных, гидроксильных и др.) в процессе синтеза полимеров. Когда соотношение R : Si снижается с 2 до 1, полимеры постепенно делаются менее текучими, плавкими и растворимыми —
в зависимости от эффективности |
сшивания. При R:Si = 1, т. е. |
когда в качестве исходного сырья |
применяются лишь трифункцио- |
208 |
Гл. 10. Получение нелинейных |
полиорганосилоксанов |
нальные мономеры (метилтрихлорсилан, фенилтрихлорсилан или смесь метил- и фенилтрихлорсиланов), образуются жесткие полимеры, а это значит, что их растворы в органических веществах (лаки) образуют при отверждении трехмерную жесткую структуру. При полном использовании функциональных групп получаются в основ ном неплавкие и нерастворимые сшитые продукты; однако при том же самом соотношении R : Si специальные методы обработки исходных органотрихлорсиланов могут приводить к лестничным структурам молекул с образованием гибких высокоплавких или неплавких, но растворимых продуктов.
Введение в основную цепь полимера дифункциональных звеньев (диметилсилокси-, диэтилсилоксиили метилфенилсилоксизвеньев) приводит к образованию эластичных полимеров циклолинейной структуры:
Rv |
/ 0 - |
Si
R
I I
-Si Si—О—Si—
ОR
Таким образом, с увеличением соотношения R : Si и уменьшением числа сшивок можно получить полимеры от стеклообразных до каучукоподобных. Большинство полимеров циклолинейного и раз ветвленного строения получается при соотношении R : Si в преде лах 1,0—1,6.
Большое влияние на свойства полиорганосилоксанов оказывает
иприрода органических групп R, обрамляющих атомы кремния. Увеличение длины алкильных радикалов делает полимер более мягким, повышает его растворимость в органических растворителях
игидрофобизирующую способность, но уменьшает стойкость к термо окислительной деструкции и нагреванию; фенильные радикалы повышают термостойкость полимера. Широкое распространение получили полиорганосил океаны, содержащие фенильные и метил ьные группы в обрамлении главной цепи молекулы.
Наряду с такими положительными свойствами полиорганосил оксанов, как высокие тепло- и морозостойкость, хорошая гидрофобность и повышенные диэлектрические характеристики, они обладают недостаточно высокими физико-механическими показателями. Для улучшения этих качеств их часто модифицируют различными органическими полимерами (полиэфирными, эпоксидными и др.).
В настоящее время промышленность выпускает большой ассорти мент полиорганосилоксанов разветвленного, циклолинейного и лест ничного строения, различающихся по типу органических групп или радикалов, стоящих у атома кремния. Процесс производства таких
Полиметилсилоксаны, и лаки на их основе |
209 |
полиорганосилоксанов основан на реакциях гидролиза или согидролиза органохлорсиланов и последующей поликонденсации продуктов согидролиза.
Основные классы полиорганосилоксанов разветвленного, циклолинеиного и лестничного строения такие:
1)полиметилсилокеаны;
2)полифенилсилоксаны;
3)полидиметилфенилсилокеаны и полиметилфенилсилокеаны;
4)полидиэтилфенилсилоксаны;
5) полиалкилсилоксаны с алкильными радикалами С4 и более у атома Si.
ПОЛУЧЕНИЕ П0ЛИМЕТИЛСИЛ0КСАН0В И ЛАКОВ НА ИХ ОСНОВЕ
Получаемые в настоящее время полиметилсилоксаны отличаются друг от друга вязкостью и временем желатинизации. В зависимости от степени сшивания эти показатели, естественно, неодинаковы.
Временем желатинизации называется время, за которое полимер из плав кого и жидкотекучего состояния (стадия А) переходит в неплавкое и нетеку чее состояние (стадия В). Время желатинизации обычно определяют на полимеризационной плите при определенной температуре (180, 200 или 250 °С).
На свойства полиметилсилоксанов большое влияние оказывают также условия реакции и тип применяемого растворителя. Так, при гидролизе метилтрихлорсилана (основного сырья в производстве полиметилсилоксанов) ледяной водой или водяным паром в присут ствии неполярных растворителей образуется неплавкое и нераство римое аморфное вещество. Если же гидролиз метилтрихлорсилана ведут, приливая его к эмульсии воды и бутилового спирта постепенно (чтобы избежать образования геля), при интенсивном перемешивании и пониженной температуре (—0 °С), образуется растворимое в орга нических растворителях вязкое вещество, которое при непродолжи тельном нагревании до 150 °С теряет плавкость и растворимость. Такое различие в свойствах продуктов, образующихся в результате
почти одинаковых |
химических |
процессов, можно объяснить тем, что |
|||||
при |
введении метилтрихлорсилана в |
водно-спиртовую эмульсию |
|||||
в системе CH3 SiCl3 + |
Н 2 0 -і~ С 4 Н 9 ОН |
одновременно протекают три |
|||||
конкурирующие |
реакции: |
|
|
|
|
||
n C H 3 S i C l 3 + 3 « H , 0 |
.зпнсГ |
n[CH8 Si(OH)a ] _ 1 | 5 w H 2 Q - |
[ C H 3 S i 0 1 5 ] „ |
||||
|
C H 3 |
S i C l 3 + 3C4H90H |
_ 3 н с Г C H 3 S i ( O C 4 H 9 ) 3 |
|
|||
|
nCH8 Si(OC4He)8 |
+ 3 » H 2 0 |
_ 3 |
w C , H e O H ~ 4CH3 Si(0H)3 ] |
— • |
||
|
|
|
-l,5nH2 0"* |
[ C H 3Si0 1 > 5 ] n |
|
||
14 |
заказ 89 |
|
|
|
|
|
|
210 |
Гл. 10. Получение нелинейных |
полиорганосилоксанов |
Эти реакции существенно различаются по скорости: если ско рости первых двух реакций соизмеримы, то третья реакция протекает значительно медленнее. В итоге процесс гидролиза метилтрихлор силана в среде бутилового спирта и последующую конденсацию можно представить следующей суммарной схемой:
(п + т) CH 3 SiCl3 + 2rcH2 0 + mC 4 H90H |
-3 ( n + m ) |
H C l |
|
||
С Н 3 |
- |
"СНз ~ |
|
" С Н з |
- |
(п-\-т) H O - S i - O H |
- ( n + m - l ) H 2 0 НО— |
J |
— |
J |
-н |
1 |
|
— S i — 0 - |
|
— S i — 0 - |
|
ОС4Н9 _ |
_он1 |
п |
_ О1 С 4 Н 9 _ |
Видно, что бутоксильные группы, блокируя часть мест, где могут образоваться гидроксильные группы, затрудняют возможность роста цепи в поперечном направлении, т. е. препятствуют полному сшиванию полимера и образованию геля.
Большое значение здесь имеет, как уже говорилось, тип приме няемого растворителя. Процесс конденсации в присутствии непо лярных растворителей в водной среде протекает с большой скоростью,
метилтри |
Толуол |
|
БипмоВый |
|
|
|
|
хлорсилан |
« |
|
|
|
|
||
|
? |
спирт |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. |
76. |
Схема производ |
||
|
|
|
ства |
полиметилсилоксано- |
|||
|
|
|
вых |
лаков: |
|
|
|
|
|
|
1, 10 — х о л о д и л ь н и к и ; |
2, з, |
|||
|
|
|
4,6 — м е р н и к и ; |
5 — г и д р о л и - |
|||
|
|
|
з е р ; |
7 — н е й т р а л и з а т о р ; |
8 — |
||
|
|
|
н у т ч - ф и л ь т р ; 9 — |
отгонный к у б ; |
|||
|
|
|
11 — |
п р и е м н и к ; |
12, 15 — |
с б о р |
|
|
|
|
н и к и ; |
13 — |
о т с т о й н и к ; 14— |
у л ь |
т р а ц е н т р и ф у г а .
В |
канализацию |
|
|
причем образующийся полимер |
выпадает в осадок. При |
наличии |
|
же |
полярных растворителей |
(растворяющих мономер, |
полимер |
и воду) конденсация протекает в гомогенной среде, поскольку метил трихлорсилан хорошо растворяется в спиртах и эфирах. Это исклю чает возможность выпадания осадка.
На практике при гидролизе метилтрихлорсилана используют смесь полярного органического растворителя (ацетон или спирт) с неполярным (толуолом, бензолом). Лаки на основе полиметилсилоксанов представляют собой толуольно-бутанольные растворы про дуктов гидролиза метилтрихлорсилана, частично этерифицированного бутиловым спиртом.