силиконовый эластомер что это такое

Виды силиконов

Силиконами называют высокомолекулярные кремнийорганические соединения, содержащие кислород. Само название происходит от слова Silicium, которым в переводе с латыни называют кремний. Как и углерод, этот компонент имеет четыре свободных электрона, благодаря которым он способен образовывать длинные молекулярные цепочки. Благодаря изменению их длины и перекрестных связей можно создавать силиконы с разными свойствами.

На сегодняшний день таких полимеров существует огромное множество. Они могут быть жидкими, как вода, резиноподобными и твердыми, как стекло. К молекулярной цепочке кремний-кислород-кремний можно присоединять любые элементы, создавать разные химические связи. В зависимости от молекулярного веса и других показателей эти соединения подразделяются на три группы:

• Силиконовые жидкости иначе называют силиконовыми маслами или жидкими силоксанами. Они могут иметь линейное, циклическое или разветвленное строение. Такие соединения используют при изготовлении смазочных паст, теплоносителей, пеногасителей, охлаждающих жидкостей, в качестве жидких рабочих сред для различных приборов и механизмов.

• Силиконовые эластомеры выпускаются в виде силиконовых каучуков, резин горячего отверждения, герметиков. Данные материалы применяются в тех условиях, при которых невозможно использование органической резины и традиционных эластомеров.

• Силиконовые смолы представляют собой частично окисленные соединения, содержащие Si-O- группы. Такие компоненты нашли применение в лакокрасочной промышленности, при изготовлении грунтовок, покрытий для промышленного оборудования. Данные материалы используют для гидрофобизации и электроизоляции поверхности, снижения ее горючести.

Более подробно о создании силикона и путях его синтеза вы узнаете из видео:

Свойства силиконов

Полимерные соединения с Si-O- группой нашли широкое применение в разных отраслях благодаря своим уникальным свойствам. Вот основные из них:

• Способность к изменению показателей адгезии;

• Придание гидрофобных свойств;

• Большой диапазон рабочих температур, при которых силиконовые соединения сохраняют свои физико-механические показатели;

• Возможность применения в условиях повышенной влажности;

• Химическая и биологическая инертность;

• Устойчивость к воздействию тока, УФ-излучения, радиации;

• Механическая прочность, устойчивость к износу.

Как производятся силиконы и какими они бывают?

Силиконы делятся на две группы: однокомпонентные и двухкомпонентные. Двухкомпонентные эластомерные материалы состоят из основы и катализатора, от которого зависят конечные свойства. Выпускаются силиконовые компаунды на оловянной и платиновой основе. Двухкомпонентные силиконы с катализатором на основе олова стоят сравнительно недорого. Материал используют для изготовления полиуретановых, гипсовых, бетонных, пластиковых отливок.

К недостаткам подобных компаундов относят их активное взаимодействие с серо- и оловосодержащими поверхностями, что ограничивает сферу применения материала.

Силиконовая резина, ее свойства и применение

Этот материал внешне напоминает резину из натурального или синтетического сырья, но благодаря молекулярному строению обладает рядом отличительных свойств. Вот основные преимущества такого сырья:

• Термостойкость и электростойкость

Изделия сохраняют первоначальную форму, эластичность, упругость и другие показатели. Это касается не только температурного воздействия, но и электрического.

Силиконовые эластомеры в основном состоят из полимера, наполнителя и вулканизатора; далее прибавляют красители, антиоксиданты и некоторые специальные добавки. Изменяя ингредиенты и их количество, получится менять свойства продукта

О каждом из компонентов вы можете узнать больше в нашей группе вк

Диэлектрические свойства

Твердая силиконовая резина является одним из лучших изоляционных покрытий. По этому показателю материал превосходит традиционные эластомеры. Даже при нахождении в условиях влажной среды электрические свойства силиконовой резины меняются незначительно. Из такого сырья изготавливают огнестойкую изоляцию для электроустановок. Даже в случае перегрузки и сгорания изоляции остается слой SiO2, который обладает диэлектрическими свойствами, защищает оборудование от повреждения.

Устойчивость к воздействию химических средств

Твердая силиконовая резина уникальна тем, что выдерживает прямой контакт с агрессивными химическими соединениями. Она устойчива к воздействию минеральных масел, соединений с содержанием кислот и щелочей, соленой воды, спирта, фенола. Если материал контактирует с алифатическими углеводородами, происходит его набухание, однако после испарения углеводородных соединений резина возвращает свою первоначальную форму.

Безопасность для организма и окружающей среды

Силиконовая резина, которая изготовлена с соблюдением технологии, безопасна для людей и природы. Материал можно использовать для изготовления изделий, которые контактируют с пищей, товаров медицинского назначения.

Возможность применения на открытом воздухе

Изделия из натурального каучука быстро разрушаются под воздействием осадков и солнечного света. Силиконовая резина лишена подобного недостатка. Ей не страшны дождь, снег, морская вода, воздействие озона и солнечных лучей.

Отсутствие адгезии

Силиконовая резина не склонна прилипать к поверхностям из разных материалов. Благодаря этому она служит сырьем для изготовления литьевых форм, покрытий для транспортеров промышленного оборудования, по которым перемещаются липкие детали. Чтобы создать прочное соединение изделий из силиконовой резины с другими материалами, используют специальный клей.

Источник

Силикон — материал XXI века

Несмотря на то, что силикон был изобретен в середине XX века, по-настоящему широкое распространение этот материал получил не так давно. Силикон применяется в технике, электронике, авто- судо- и авиастроении, медицине, химической отрасли, в пищевой промышленности, в сельском хозяйстве и во многих других областях. Даже в быту практически каждый сталкивался с силиконовыми герметиками, силиконовыми трубками, силиконовыми формами для выпечки.

Что из себя представляет силикон?

В настоящее время под термином «силикон» объединяют:
— классические силиконы (кремний-органические полимеры);
— полиорганосилоксаны (низкомолекулярные каучуки, силиконовые масла и смазки);
— силаны (кремний-органические мономеры).

Силикон — это полимер, основой которого является цепочка молекул кремния и кислорода. К атомам кремния присоединяется органические группы (фенильные, этильные, метильные). Группы между собой тоже имеют «сшивки». При этом в силиконе может присутствовать несколько кремний-кислородных цепочек, соединенных органическими группами.
Таким образом, химическую формулу силикона можно выразить [R2SiO]n, R — это органическая группа.

Свойства силикона зависят не только от того, какая органическая группа в нем присутствует, но и от количества цепочек, длинны цепочек, количества перекрестных сшивок между звеньями. Современные методы компьютерного моделирования позволяют заранее спрогнозировать свойства нового полимера и наоборот, разработать силикон с определенными параметрами.

Все силиконы можно разделить на три большие группы в зависимости от количества звеньев, от степени сшивки цепочек между собой, от длины цепочек и молекулярной массы.
— К силиконовым жидкостям относят материалы с количеством звеньев менее 3 тысяч (силиконовые масла и смазки, теплоносители, пеногасители, амортизирующие и гидрофобизирующие жидкости).
— Силиконовые эластомеры содержат от 3 до 10 тысяч звеньев (силиконовые каучуки, герметики и компаунды холодного отверждения, резины и жидкие резины горячего отверждения).
— Силиконы с количеством звеньев более 10 тысяч и с большим количеством перекрестных связей относят к силиконовым смолам (составы для нанесения влагоустойчивых и диэлектрических покрытий).

Силиконы — это высокотехнологичные материалы, они требуют для производства сложного химического оборудования и дорогостоящих материалов, например, платиновых катализаторов.

Применение силикона

Силикон активно применяется в строительстве, медицине, пищевой и химической индустрии, в быту. В медицине силикон ценят за устойчивость к воздействию спиртов, перекиси водорода, слабых кислот и щелочей, нейтральность и абсолютную нетоксичность для человеческого организма, а также дологовечность и прочность, поэтому силиконовые медицинские трубки и изделия из силиконовой резины вытесняют резиновые медицинские трубки, груши, катетеры, наконечники, пробки и пр.

В технике и промышленности востребованы такие свойства силикона, как устойчивость к УФ и радиационному излучению, выдающиеся диэлектрические свойства, химическая инертность, сохранение эластичности при высоких и низких температурах, в пресной и морской воде. Из силикона делают уплотнители, прокладки, втулки, защитные маски, изоляторы, шланги.

Широко используются силиконовые пробки для укупорки химических колб и других емкостей, а также силиконовая лабораторная посуда и штативы для пробирок. У нас в продаже все это оборудование для химической промышленности и лабораторий, а также силиконовые медицинские трубки представлены в широком ассортименте и по доступным ценам.

Источник

Эластомер композиционный силиконовый кремнеорганический «Силиконовая резина»

Данный материал, имеющий ряд уникальных свойств:

Материал «Силиконовая резина» может широко использоваться в различных сферах:

– в нефтяной и химической промышленности,

– в металлургии, атомной и энергетической промышленности,

– при строительстве высотных зданий,

– в судостроении, авиационной и космической технике,

– в промышленности, где необходимо устойчивое взаимодействие с агрессивными средами.

Произведены опытные образцы и испытаны:

– Электрический силовой противопожарный кабель в силиконовой оболочке.

– Кабель для нефтепогружных насосов, без свинцовой защиты (оригинальное изобретенеие), значительно уменьшит себестоимость и упрощает технологию производства, облегчает нагрузку по массе, по сравнению с производимыми в настоящее время.

– Уплотнительные манжеты пакеров, кольца, прокладки для нефтяной и химической промышленности.

– Технология продления срока службы транспортерных и конвейерных лент для горно-обогатительного и металлургического производства.

– Силиконовые смазки различного назначения.

– Уплотнительные манжеты кольца, прокладки из силикона.

Эластомер композиционный силиконовый кремнеорганический «Силиконовая резина »

ОПИСАНИЕ:

Технологические возможности определяются использованием технологии литья и прессования с последующей полимеризацией при низких температурах. Время и температура полимеризации (вулканизации) устанавливается подбором рецептур для конкретных видов производства.

Срок службы материала возможно увеличить, зная условия и среду эксплуатации, проведя дополнительные испытания, в соответствии с Техническим заданием.

Изготавливается различной цветовой гаммы; цвет поставляемого материала согласовывается с потребителем.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ:

Эластомер композиционный кремнеорганический «Силиконовая резина» предназначен для переработки методом экструзии или прессования с дальнейшей вулканизацией в туннельных печах.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И ПАРАМЕТРЫ:

Источник

Силиконовая резина: характеристики, свойства, применение

Силиконовая резина – это эластичный материал с уникальными свойствами, имеющими важное промышленное значение. Кремнийорганические полимеры (силиконы) необычайно универсальны и применяются во всем, от косметических продуктов до электроники.

Длительность эксплуатации кремнийорганических резин

Температура возгорания термостойкой силиконовой резины превосходит показатель в 600-700 °C. Впрочем, при возгорании резины не выделяются ядовитые продукты, изделия при этом покрываются изолирующим слоем диоксида кремния. Эти свойства обеспечивают эксплуатационную надежность и работоспособность при пожарах и перенапряжениях, и предопределили широчайшее внедрение силикона в производство обрезиненных проводов и кабелей.

Очень важны высокие диэлектрические показатели и отличные электроизолирующие свойства силикона, которые не меняются, в том числе, и при нахождении в воде. Силикон не проводит электроток при температурах до +300 °C, из-за чего он довольно широко используется в качестве изоляционного материала при производстве электроизоляционных деталей, трубок, прокладок, проводов, кабелей и т. п.

Также этот вид резины устойчив к окислителям, органическим растворителям и маслам.

широкий диапазон рабочих температур

длительный срок службы

применение в условиях статического сжатия

высокие диэлектрические свойства

стойкость к растворителям

не поддерживает горение

низкое газовыделение, нетоксичность

отсутствие адгезии (прилипания) к поверхностям

прочность на разрыв

Прочность при растяжении кремнийорганических резин меньше, чем у органических, и составляет 5 — 13 МПа по сравнению с органическими (до 130 МПа).

У силиконовых резин отсутствует адгезия к поверхностям уплотняемых стыков.

Они обладают повышенной и радиационной стойкостью. Инертность в химическом отношении делает возможным их использование в качестве соединительных уплотнений в оборудовании для химической промышленности.

Силикон не наносит пагубного воздействия на человеческий организм и поэтому нашел применение и в производстве множества изделий медицинского назначения. Биоинертность и возможность получать прозрачные изделия, отсутствие запаха и возможность многократной стерилизации — всё это дало возможным применение силикона и в медицине.

Технический силикон в аэрокосмической и авиационной промышленности

Резинотехнические изделия из силикона широко используется в аэрокосмической и авиационной промышленности для герметизации, изоляции, термоизоляции, и защиты большого количества деталей воздушных судов (уплотнители для дверей, иллюминаторов, грузовых люков, приборных панелей, амортизаторы, трубопроводы горячего воздуха, подачи и слива топлива).

Бензомаслостойкие сорта силикона — для уплотнения топливных баков, в качестве уплотнительных деталей топливо- и маслопроводов, гидросистем. Уплотнения, мембраны, профильные детали, и т.п., выдерживают чрезвычайно низкие температуры в высоких слоях атмосферы, значительные концентрации озона и различные атмосферные воздействия.

Технический силикон в автомобильной промышленности

Основное свойство силиконовой резины, которое предопределяет её широкое использование как прокладочного материала – это её эластичность. Изготовление из неё и применение разнообразных видов амортизационных, вибрационных прокладок и уплотнений, а также элементов автомобиля в автомобилестроении увеличивает срок эксплуатации механизмов.

Технический силикон в строительной промышленности

Резинотехнические изделия из силикона с их свойствами и способностью продлевать срок службы конструкционных материалов, широко применяются в строительной промышленности. Помогая формировать ландшафт и дизайн современных зданий, силиконовые материалы и профили используют для герметизации, изоляции и защиты конструкций, таких как окна, двери и т.п.

Технический силикон в нефтегазовой промышленности

Надежность и продолжительный срок службы материалов из силикона сделали возможным его применение нефтегазовыми компаниями в качестве изоляционных покрытий и прокладок для труб, особенно на участках со сложными климатическими условиями.

Увеличивая продолжительность жизни трубопровода, силиконовые решения для нефтегазовой промышленности приводят к значительному снижению риска выхода из строя и отказа оборудования.

Пищевой силикон в сельском хозяйстве и молочной промышленности

Силикон является идеальным материалом для изготовления молочных шлангов для доильных аппаратов, средний срок службы которых 10-15 лет. Несмотря на то, что они часто подвергаются жесткому физическому воздействию и обращению в доильном зале, они особо стойки к износу, к моющим и дезинфицирующим средствам, не трескаются и отличаются отсутствием запаха.

Пищевой силикон в пищевой промышленности

На смену непрактичной пластмассовой, металлической и тканевой продукции в пищевую промышленность пришёл пищевой термостойкий силикон. Ценные свойства силикона производители использовали для изготовления кухонных предметов (дуршлаги, подставки под горячее, разнообразные ручки для посуды, скалки, формы для выпечки и заморозки, и многое другое).

Силиконовые пищевые прокладки широко используется во многих аппаратах. Силиконовые коврики применяются в пищевой промышленности для выпечки хлебобулочных и кондитерских изделий. Термостойкие силиконизированные шторки используют в термокамерах, термотоннелях и печах.

Медицинский силикон в медицинской промышленности

Биоинертность, тромборезистенть и хорошая тканесовместимость резин на основе кремнийорганических каучуков делают их востребованными в медицинской промышленности для изготовления таких необходимых изделий длительного использования, как эндопротезы суставов, мягких тканей т. п.

Силиконовые медицинские трубки используют в системах для переливания крови, могут использоваться в качестве дренажей и т. п., т. к. они могут контактировать с кровью, биологическими средствами и лекарственными препаратами. Они входят в комплектацию многих медицинских и диагностических аппаратов. Трубка силиконовая стойка к химическому воздействию, термоустойчива, не токсична и безопасна для эксплуатации. Рабочая область температур от –50 °C до +250 °C. Во время эксплуатации их можно подвергать многократной (до 100 раз) стерилизации паровым или воздушным методами.

Источник

Производство силикона

Производство силикона

Изначально силиконами называли высокомолекулярные кремнийорганические соединения с формулой [R₂SiO] _n, где «R» органическая группа.

1 Силаны — это соединения кремния с водородом.

Все эти разновидности объединяет один компонент – кремний (Si), 14 элемент периодической системы химических элементов.

Кремний занимает второе место, после кислорода, по распространённости в земной коре (от 27 до 29 % по массе). В природе он представлен в виде соединения диоксида кремния (IV) SiO₂. К этим соединениям относиться песок, кварц, кремень, полевые шпаты и другие горные породы и минералы.

Также, кремний составляет основу силикатов и алюмосиликатов, к которым относится асбест, тальк, слюда, каолин, глинистые минералы, слюды и т.д.

Производят силикон в несколько этапов, но для начала нужно добыть первичное сырьё из земной породы.

Технология производства силикона

Технология производства силикона состоит из:

Один из способов получения свободного кремния, это прокаливание мелкого белого песка (кварц, он же диоксид кремния) с магнием. Полученный кремний, имеет вид бурого порошка.

В зависимости от залежей, кварцевый песок добывают тремя способами:

Применяют к пескам получившимися естественным образом из разрушенной горной породы, в которой присутствуют зёрна кварца вперемежку с белой глиной.

Применяют к тому же песку, что и в первом случае, только данный песок перенесён водой или ветром с места изначального залегания. Такие залежи чище и в основном расположены в руслах высохших рек.

Монолитные скопления кварца находятся глубоко под землёй. Для их добычи строят шахты. Добывая в шахтах каменные породы их направляют на вибросита для дробления, где выделяют мелкие зёрна кварца.

Так как кварц широко применятся для стекольной промышленности, то его месторождения широко распространены в развитых странах.

Получение кремния из сырья

В промышленных масштабах кремний получают, путём восстанавливая расплав кварца коксом при температуре 1800°C. Этот процесс даёт сырьё чистотой 99,9% (основные примеси — углерод и металлы) и это технический кремний.

В зависимости от дальнейшего применения, кремний могут подвергнуть дополнительной обработке, при которой содержание примесей составляет до 0,0000001 % от массы.

В России технический кремний производится в:

Очистку кремния производит группа «Nitol Solar» на заводе в г. Усолье-Сибирское.

Получение силикона из кремния

Если кратко, то силикон можно получить за счёт соединения диоксида кремния (кварцевого песка) и метанола, тем самым они попадают в класс синтетических кремнийорганических соединений.

Сам кварцевый песок имеет примеси, его нужно переработать и выделить из него кремний.

Метанол взрывоопасен. С воздухом в объёмных концентрациях от 7% образует взрывоопасные смеси.
Его производство требует сложной аппаратуры и надёжного оборудования, так как получают его путём синтеза оксида углерода (угарный или углекислый газ) и водорода на медь-цинковом оксидном катализаторе. Получение происходит под давлением в 69 атм и температуре 250°C.

Соединяя диоксид кремния (кварцевого песка) и метанол образуется готовое силиконовое изделие со своими физико-механическими свойствами. Этот процесс сложен.

Более того, силикон бывает разных видов и состояния, от однокомпонентных твёрдых веществ до двухкомпонентных жидких. В данной статье рассмотрим получения монолитного силикона горячего отвержения. Такое сырьё применяют для серийного и массового выпуска изделий.

Силиконовый термоотверждаемый каучук (силикон горячего отвержения) применяют для упрощения выпуска изделий. Такое сырьё представляет из себя пластичную массу (эластомер 2 ), которому можно придать форму и зафиксировать её в процессе вулканизации. Для вулканизации смесь смешивают с органическим пероксидом или платиновым катализатором.

2 Эластомеры — это полимеры, обладающие высокоэластичными свойствами и вязкостью.

Производит такое сырьё в основном: в Англии, в Германии, в Японии, в США и в Китае. Ещё его называют HCR силиконом (Heat Cured Rubber. Переводиться как Термо вулканизированная резина).
Состав материала состоит из прямых цепей с высокой молекулярной массой. Частично в состав добавляют перфторированные или фенилированные органические соединения.

Производственный процесс таких материалов у каждого производителя свой, поэтому выделить единый процесс синтеза HCR силикона нельзя.

Производство силиконов в России

HCR силиконы в России не производят. В основном это связано с инфраструктурой, рынком сбыта и стоимостью создания и ввода комплекса для получения силиконовой смеси.

Поэтому весь рынок HCR силиконов в России импортный.

В основном производство изделий из силикона в России представлено рядом предприятий, которые перерабатывают закупаемый HCR силикон в готовую продукцию. Спрос на продукцию с каждым годом растёт и объём закупок импортного сырья тоже.

Почему в России нет своего завода по выпуску HCR-силиконов?

Ранее была попытка организовать в г. Казань завод по производству силиконового каучука и герметиков (предприятие полного цикла), однако оно так и не было введено полностью в эксплуатацию и получила статус банкрота так и не начав выпуск продукции.

Инвестиции в строительство комплекса составили до 8 млрд. рублей. В 2009 году «заложили первый камень», а в 2017 году приписали статус «банкротство».

Некоторые считают, что термин «силикон» было получено от составляющего его вещества кремния «Silicium», но это не так.

Ввёл этот термин английский химик Фредерик Киппинг в 1901 году. Строение силикона показалось ему схожей с известным тогда «катеоном» и он стал называть его «silicoketone». Впоследствии название упростили в «силикон».

Из-за иностранного происхождения слов, silicon (кремний) стали путать silicone (силикон), за счёт чего появился топоним «Силиконовая долина».

Источник