Список тематических статей

Кремнийорганические материалы

Понятие и общие сведения

Кремнийорганическими материалами называют широкий спектр веществ и композитов, который включает в том числе различные по химсоставу и длине макромолекул полимеры, олигомеры, а также низкомолекулярные соединения, т.н. кремнийорганические жидкости. Кроме того, под понятие «кремнийорганические» попадают наполненные пресс-материалы, созданные на базе кремнийорганических смол и предназначенные для производства изделий электротехнического и другого конструкционного применения, долговременно работающих при высоких температурах до 300 градусов С и кратковременно до 400 или даже 500 градусов С.

Рис.1. Фомула простейшего силикона.

Среди применяющихся в различных типах кремнийорганических связующих наполнителей распространены асбест, стекловолокно, другие неорганические соединения. Переработка в изделия кремнийорганики проводится обычно способами прямого прессования и литьевого прессования, также возможно посттермическая обработка полученных деталей.

Материалы выпускаются на рынок в форме гранул, пресспорошков, волокнитов, комкующихся смесей. Среди марок кремнийорганических материалов распространены примерно 20 названий, например ПКО, КФП, Н-1, ПК-9, КФ-10 и прочие. Каждая марка таких материалов может подразделяться на некоторое количество отдельных рецептур.

Свойства

Кремнийорганические, в том числе полимерные материалы, как правило, являются термореактивными материалами, то есть переработав их единожды невозможно повторить этот процесс так, как для термопластов. Для всей кремнийорганики существует некоторый общий набор свойств, это хорошая светостойкость, атмосферостойкость, теплостойкость, высокие пропитывающие характеристики, паропроницаемость, гидрофобизирующие свойства, низкое грязеудержание, высокая устойчивость к биологическим агентам. Рассмотрим некоторые основные свойства материалов подробнее.

1. Хорошая атмосферостойкость кремнийорганики, то есть стойкость к воздействию влаги воздуха и температурным перепадам. При этом такие материалы чувствительны к кислотному и щелочному гидролизам.

2. Обладают обычно низкой вязкостью и поверхностным натяжением. Эти характеристики материалов определяют большую проникающую способность кремнийорганических молекул.

3. Имеют, как правило, высокую теплостойкость, что справедливо в том числе и для эластомерных кремнийорганических материалов. Среди них выделятся силоксановые каучуки, применяемые ввиду своих высоких характеристик в составе пластмасс и композитов – материалов, выдерживающих рабочую температуру выше 250 градусов С. Некоторые кремнийорганические композиты на базе блоксополимеров используются для производства вулканизатов, работающих до 300 градусов С и выше.

4. Хорошая биостойкость кремнийорганических материалов обусловлена их гидрофобными свойствами. Их поверхности являются стерильными и не поддерживают возникновения и роста на них всевозможных грибов и водорослей.

Применение

Кремнийорганические материалы находят применение при производстве армированных и неармированных продуктов, использующихся в радиотехнике и электротехнике, а также в других технических областях. Кроме этого, такие материалы применяются в многих других отраслях, например на транспорте, в авиации, медицине, строительстве многих специальных применениях.

Изделия, в состав которых входит кремнийорганика, в частности силоксановые каучуки имеют хорошую термостойкость, морозостойкость, и т.д., то есть обладают полезными свойствами, характерными для используемых в их производстве материалов.

В области авиации, космонавтики и строительства применяются кремнийорганические лаки. Они необходимы для защиты летательных средств и сооружений от воздействия влажности и других разрушительных сред. Лакокрасочные покрытия на базе кремнийорганики просты в использовании, могут наноситься различными методами, легки и стойки. Также лаки и кремнийорганические компаунды ускоренной вулканизации заливочного типа применяют при изготовлении полупроводниковых приборов и прочей микроэлектроники. Покрытия из рассматриваемых материалов отличаются прекрасными диэлектрическими характеристиками, что позволяет использовать их как высокотемпературные электроизоляционные пленки. Такие свойства достигаются из-за специальной химической структуры макромолекул полисилоксанов.

Одно из основных направлений использования кремнийорганических материалов – это производство высокотемпературных клеев-герметиков. Такие клеевые соединения в современном виде вулканизуются при помощи агентов холодного отверждения. Существует уже довольно широкое разнообразие герметизирующих композиций, использующихся в самых нагруженных средах, например для герметизации корпусов, деталей остекления самолетов, вертолетов и беспилотных аппаратов.

Применяются кремнийорганические материалы, в частности олигомеры для реставрации предметов культуры и религиозных культов. Они незаменимы в качестве гидрофобизаторов материалов, использованных автором, и придания им лучших водоотталкивающих характеристик. Кроме того, кремнийорганика хорошо подходит как материал для реставрации предметов искусства, изготовленных из пористых материалов, например скульптур, деталей архитектуры. Авторским материалом в этом случае может быть камень, мрамор, кирпич, песчаник и т.д. Подходит технология реставрации и для оснований настенной живописи, росписей, а также предметов из дерева и керамики.

Рис.2. Недорогие силиконовые импланты

С точки зрения полимерной науки и технологии использование кремнийорганических материалов в последнее время развивается стремительными темпами. Уже в 21 веке существенно выросло количество кремнийорганических полимеров, применяемых в области медизделий и медтехники. По всему миру проводятся исследования в области создания полимерных силиконовых материалов, работающих на восстановление функций тканей и органов. Не секрет, что кремнийорганические полимеры (т.н. «силикон») широко применяются в пластической эстетической хирургии. Это происходит благодаря хорошей совместимости материала с тканями человека, подходящим физико-механическим характеристикам и высокой химической инертности. Используется кремнийорганика в том числе при эндопротезировании.

Кремнийорганические материалы применяют как основу для получения новейших композитных материалов всевозможного назначения. Например, они подходят для производства синтактных пенопластов, материалов, использующихся в радиотехнике и в акустике для лучшего звукопоглощении, военном деле и т.д.