Силиконы (полиорганосилоксаны) - кремнийорганические полимеры, которые нашли широкое применение в науке и технике. Основная цепь макромолекул силиконов состоит из чередующихся атомов кремния и кислорода ...-Si-O-Si-O-Si-O-..., причем с боков к атомам кремния присоединены органические радикалы:

...-O-Si(RR')-O-Si(RR')-O-Si(RR')-...

В простейшем случае, когда R = R' = CH₃ имеем:

Боковые радикалы могут быть самыми различными, длина кремний-кислородных цепей может быть разной: сотни, тысячи, десятки тысяч звеньев. Кроме того, разные кремнекислородные цепи могут быть "сшиты" между собой поперечными связями - за счет общих боковых групп -O-, как при вулканизации природного каучука. Количество поперечных связей ("степень сшивки") может быть самой различной - в зависимости от требований к свойствам полимера.

Поэтому силиконы позволяют получить материалы с самыми разнообразными свойствами и применением - силиконовые масла, гидрофобизаторы, герметики, силиконовые каучуки, силиконовые смолы и т.д. По сравнению с "традиционными" полимерами, цепь которых состоит из атомов углерода или углерода и кислорода (реже - азота), силиконы обладают уникальным сочетанием ценных свойств.

Например, силиконовые масла применяются в качестве смазок, гидрофобизаторов, теплоносителей и охладительных жидкостей, диэлектриков, пластификаторов и т.д. Силиконовые каучуки и изделия на их основе отличаются хорошей стойкостью к действию высоких и низких температур, агрессивных веществ и многих растворителей. Они хорошие диэлектрики, долговечны, могут иметь заданную гидрофобность и адгезию, а при необходимости - биологическую совместимость.

У нас в лаборатории часто используется шланг из силиконовой резины, но в этот раз я обратил внимание на силиконовый герметик. Не обратить на него внимания было трудно, поскольку я полчаса отколупывал герметик от поверхности ячейки для электродиализа - когда ее разбирали. Кусочки застывшего герметика решил не выбрасывать, а проверить на термостойкость.

Силиконовые герметики - вязкие составы на основе низкомолекулярных силиконовых каучуков, предназначенные для герметизации различных соединений, для склеивания поверхностей, иногда - для изготовления форм. Задача герметика - заполнить щели или полости и застыть в них. По составу и механизму застывания силиконовые герметики бывают разными, этот, - судя по сильному запаху уксусной кислоты, принадлежит к группе кислотных герметиков. Кислотные герметики застывают под действием влаги (которая инициирует продольную сшивку цепей). Именно такие герметики часто используются в быту, например, для изготовления аквариумов или сантехнических работ.

Итак, испытание действием пламени. Внес в пламя газовой горелки кусочки застывшего герметика. Герметик сразу же загорелся желтым пламенем с белым дымом. На пинцете оседал белый налет - частички диоксида кремния. После сгорания герметика оставался белый рыхлый диоксид кремния, который напоминал слипшийся аэросил, но был явно более грубодисперсным. Внутри массы диоксида кремния осталось немного черного углерода, который при дальнейшем нагревании выгорал.

Взял кусочек не до конца застывшего герметика (он сильно пах уксусной кислотой). При внесении в пламя герметик активно загорелся и продолжал гореть за пределами пламени, выделяя белый дым и образуя вспучившуюся массу диоксида кремния. При этом частички диоксида кремния были раскалены до красного, а местами - до желтого цвета. Некоторое время горение протекало почти без пламени.

Еще в детстве приходилось читать, что силиконовые полимеры используются для получения жаропрочных покрытий в двигателях ракет [1]. Толстый слой силикона наносят поверх металла. Органика быстро сгорает, но при этом остается корка диоксида кремния, которая медленно испаряется в реактивном пламени, предохраняя материал от действия высоких температур.

В нашем случае вместо стеклобразной корки образовалась рыхлая масса диоксида кремния, но герметик и не был рассчитан служить в качестве жаропрочного покрытия. В частности, кроме кремнийорганических соединений он содержит летучие вещества (уксусную кислоту, например). Кроме того, кремнийорганические вещества, служащие для сшивки цепей (например, метилтриацетоксисилан), также летучи - в результате при нагревании даже застывшего герметика происходит вспучивание массы за счет выделения газообразных продуктов. Да и температуры пламени нашей горелки было недостаточно, чтобы диоксид кремния сплавился в стекловидную корку - это ведь не реактивная струя двигателя.

__________________________________________________
¹ М.Д. Василега Цікава хімія (Занимательная химия) [ссылка]

Смотреть Видео (62 Мб, .avi )

<Полимеры, Мономеры, Природные полимеры, Пластмассы>

<Химические вулканы и Фараоновы змеи ч.2> <Химические вулканы ч.1> < Опыты со щелочными металлами > < Опыты со щелочными металлами 1 > [Эксперименты с ацетиленом, метаном, пропаном и бутаном] <Эксперименты с пропан-бутановой смесью 1> <Эксперименты с пропан-бутановой смесью 2> <Эксперименты с фосфором ч.1> <Эксперименты с фосфором ч.2> <Эксперименты с водородом 1> <Эксперименты с водородом 2> <Эксперименты с водородом 3> <Хлористый азот (трихлорид азота). Иодистый азот (нитрид иода)> <Перекись ацетона, ГМТД, органические перекиси> <Черный порох> <Кумулятивный эффект (№5 2011)> <Нитроглицерин, Этиленгликольдинитрат, Нитроэфиры, Нитропроизводные> <Огонь от капли воды (№1 2012)> <Огонь на ладони (Холодный огонь)> <Ртуть, Амальгамы, Соединения Ртути>
<Эксперименты с Полимерами и Мономерами (в т.ч. - природными) (Обсудить на форуме)> [Отправить Комментарий / Сообщение об ошибке]