Файл: Андрианов К.А. Технология элементоорганических мономеров и полимеров учеб. пособие.pdf

если натуральный каучук под действием озона разрушается через 5 мин при 20 °С и через 6 сек при 100 °С, то полидиметилсилоксановый

большую стойкость против остаточных деформаций, т. е. они спо­ собны возвращаться к первоначальным размерам после снятия нагрузки в интервале от —60 до +250 °С, а все органические резины при этих температурах становятся жесткими и хрупкими. Например, изделие из кремнийорганическои резины, подвергавшееся сжатию

усилия принимает 90% от прежних размеров. Прочность кремний­ органических резин на разрыв (50—55 кгс]смг) меньше прочности органических резин (примерно 130 кгс]смг). Однако в настоящее время уже получены образцы полиорганосилоксановых резин с проч­ ностью на разрыв до 135 кгс]смг. Новые исследования позволяют ожи­ дать, что по механической прочности кремнийорганические резины могут быть приближены к органическим.

Резины на основе кремнийорганических эластомеров имеют высо­ кую стойкость к многим растворителям и маслам. По стойкости к на­ буханию под действием растворителей полидиметилсилоксановая резина не уступает даже наиболее стойким к набуханию хлоропреновым резинам. Набухая под действием углеводородов (бензина, керо­ сина), четыреххлористого углерода и других растворителей, полиди­ метилсилоксановая резина обычно восстанавливает свои свойства после удаления из сферы растворителя. Кремнийорганические ре­ зины в ряде случаев выдерживают также действие горячей воды и во­ дяного пара (при давлениях менее 7 am). При температуре выше 100 °С полидиметилсилоксановая резина по стойкости к минеральному маслу даже превосходит резины на основе бутадиен-нитрильных и хлоропреновых эластомеров. Так, после 24 ч действия минерального масла при 180 °С прочность на разрыв у хлоропреновой резины сни­ жается на 50%, тогда как у полидиметилсилоксановой — только на 15%; при этом относительное удлинение при разрыве у полиди­ метилсилоксановой резины даже несколько возрастает (300% до набухания, 330% после набухания), а у хлоропреновой резко сни­ жается (с 400% в исходном состоянии до 140% после набухания).

Кремнийорганические резины имеют еще одно, весьма существен­ ное преимущество перед резинами на основе органических эласто-

Кремнийорганические соединения 367

меров — высокие диэлектрические показатели. Так, резины на основе кремнийорганических эластомеров не проводят электрический ток даже при 250—300 °С, а любые резины на основе органических элас­ томеров становятся электропроводными уже при 120—150 °С. Элек­ троизоляционные свойства кремнийорганических резин сохраняются даже при контакте их с водой.

Кремнийорганические резины сгорают, если температура пла­ мени выше 600—700 °С. Однако горение не сопровождается выделе­ нием токсичных продуктов, а на изделии остается изолирующий слой двуокиси кремния. Если такую резину заключить в стеклянную или асбестовую оболочку, кабель может выдерживать рабочее напря­ жение и обеспечивать нормальную работу электрической сети даже при пожаре. Указанные свойства позволяют в большинстве случаев на 20% снизить расход проводов и кабелей, на Д) % уменьшить их объем и заметно повысить безопасность работы при возможных перенапряжениях и пожарах.

Наконец, кремнийорганические резины выгодно отличаются от органических тем, что не оказывают вредного действия на живой организм; это позволяет им найти применение в производстве различ­ ных медицинских материалов и изделий.

Комплекс всех этих ценных свойств полиорганосилоксановых эластомеров и резин на такой основе и предопределил их широкое использование в различных областях новой техники и в народном хозяйстве. Эти резины позволяют расширить температурный интер­ вал использования эластичных материалов: от минус 90—минус 60° С до 250—350 °С (при длительном действии температуры). Кроме того, такие положительные свойства, как высокая стойкость к старению,, образование нетоксичных продуктов при разложении, антиадгезион­ ная способность и т . д., приводят к замене органических резин кремнийорганическими даже тогда, когда изделие эксплуатируется в обыч­ ном рабочем интервале температур (от —50 до +150 °С).

Одной из наиболее важных областей применения кремнийорга­ нических резин является использование их в авиации. Они приме­ няются в виде уплотнений, мембран, профильных деталей, гибких соединений и т. п., выдерживающих чрезвычайно низкие температуры в высоких слоях атмосферы, значительные концентрации озона и раз­ личные атмосферные воздействия.

Кремнийорганические резины полностью выдержали испытания в качестве прокладок для морских прожекторов. Назначение этих прокладок сводится к тому, чтобы сохранить угольные электроды прожектора сухими. В суровых условиях арктического моря ни одна прокладка из органических резин не выдерживает испытаний, так как окружающая температура значительно ниже нуля, а сама прокладка нагревается от вольтовой дуги до 300 °С. И только прокладка из кремнийорганической резины успешно выдерживает столь резкие колебания температуры.

можно придать губчатое строение. Пористая эластичная резина при­ меняется для изготовления легких прокладок, амортизаторов в при­ борах и др. Благодаря стойкости к действию отрицательных темпера­ тур ее применяют в самолетах.

Стеклянная ткань, пропитанная кремнийорганическим эласто­ мером и отформованная в виде гофрированных патрубков, приме­ няется для соединения труб в воздуходувках силовых установок. Диафрагмы на основе кремнийорганических резин можно использо­ вать для газометров и регуляторов давления там, где выделяется значительное количество тепла. Этот же материал может быть приме­ нен для приготовления мешков, используемых при высокотемператур­ ном формовании крупногабаритных изделий из слоистых пластиков. Ленты на основе полиорганосилоксановой резины и стеклянной ткани применяются в качестве транспортеров в сушильных печах. Трубы из прорезиненной стеклянной ткани в некоторых случаях мо­ гут заменять алюминиевые.

В сочетании с асбестовым волокном кремнийорганическую резину можно применять в редукционных клапанах на ресиверах. Все диа­ фрагмы на основе органических резин и асбеста при сравнительных испытаниях выходят из строя в результате старения после 200— 360 тыс. циклов, в то время как диафрагма из полиорганосилоксановой резины после 1 млн. циклов остается в отличном состоянии.

Следует упомянуть также об оснащении кремнийорганическими резинами промышленных печей и различных аппаратов, работающих при высоких температурах (колонны для крекинга нефти, газопро­ воды, рекуперационны1 - установки).

Высокая стойкость к старению, влаго- и озоностойкость позволяют применять кремнийорганические резины в осветительных и сигнали­ зационных аппаратах и электроустановках специального назначения, как герметизирующие уплотнители в метеорологических аппаратах и в светильниках для аэродромов, как различные амортизаторы и т. д.

Стойкость к нагреванию и действию водяного пара вместе со стой­ костью к старению позволяет применять кремнийорганические ре­ зины как уплотнители в утюгах с паровым обогревом, для предохра­ нительных клапанов в котлах и для других целей.

Кремнийорганические эластомеры нерастворимы в маслах, бен­ зине и других углеводородах, а поэтому с успехом могут применяться в печатном деле и в качестве защитных покрытий для стеклянных, эмалированных, керамических, стальных и алюминиевых изделий. Успех применения полиорганосилоксановой резины обусловлен еще и тем, что она совершенно не имеет корродирующих свойств.

Отсутствие адгезии к пластическим массам позволяет применять кремнийорганические резины для производства транспортерных лент и ремней, при изготовлении различных прессов, для обкладки метал­ лических цилиндров. Прессовочные цилиндры, используемые для

370 Гл. 20. Применение кремнийорганических соединений

8) Морские кабели уменьшенного диаметра. Это дает значитель­ ную экономию площади на кораблях и обеспечивает возможность работы в случае пожара или затопления — по ним продолжает пере­ даваться энергия или проходить соответствующие сигналы даже после

Кремнийорганические резины широко применяются для изгото­ вления многих медицинских изделий. Это обусловлено их биологиче­ ской инертностью, возможностью получения прозрачных изделий, отсутствием запаха, невысокой жесткостью, пригодностью к стерили­ зации, легкостью переработки при изготовлении различных шприцо­ ванных и формованных изделий.

На основе кремнийорганических резин выпускаются разнообраз­ ные трубки, используемые для переливания крови и всевозможных физиологических растворов, а также для изготовления катетеров, зондов, протезов сосудов. Например, многоканальные катетеры на основе кремнийорганических резин можно легко вводить в сосуди­ стые русла; их также можно использовать для одновременной реги­ страции кровяного давления, для введения лекарств, для отбора проб.

Из кремнийорганических эластомеров создают многочисленные формованные изделия, используемые, в частности, для изготовления искусственных органов. Так, разрабатываются и выпускаются детали для искусственного сердца и системы вспомогательного кровообра­ щения, протезы суставов и др.

Кремнийорганические резины используются также для изолиро­ вания электродов, применяемых для электрической стимуляции сердца, при измерении биотоков мозга. Кроме того, низкомолекуляр­ ные кремнийорганические компаунды, отверждающиеся при комнат­ ной температуре, широко используются в стоматологии для изгото­ вления зубных протезов.

Еще 15—18 лет назад кремнийорганические эластомеры предста­ вляли собой лишь лабораторную редкость; теперь же, после того как был найден способ повышения механической прочности резин на их основе, кремнийорганические эластомеры стали незаменимы во мно­ гих областях современной техники, и потребность в них непрерывно возрастает.

Кремнийорганические полимеры для лаков

Полиорганосилоксаны для лаков представляют собой высокомоле­ кулярные полимеры с длинными цепями молекул, но отлича­ ющиеся от эластомеров разветвленной структурой. Такие полиорга­ носилоксаны, как правило, хорошо растворяются в органических растворителях. Отчасти поэтому они применяются в виде растворов