Силиконовое масло: характеристики, свойства, применение. Кремнийорганические жидкости Кремнийорганическая жидкость виды и характеристики

Жидкости Сильная слабость от потери жидкости - Псоринум.Отвращение к жидкости, боязнь воды - Страмониум.Горячие жидкости не принимаются желудком, а извергают рвотой, холодные принимаются -

Еще в середине прошлого столетия начались широкие исследования по разработке масел и смазок с использованием кремнийорганических жидкостей – олигоорганосилоксанов. Олигоорганосилоксаны представляют собой обширную группу высокоэффективных олигомерных веществ с комплексом свойств, присущим только этому классу полимерных соединений и не повторяющихся ни в одном из других известных в настоящее время природных или синтетических материалов.

Различают олигоорганосилоксаны линейной, циклической и разветвленной структуры.

Наиболее широко применяемые в настоящее время олигоорганосилоксаны линейной и разветвленной структуры характеризует высокая гибкость цепей и свободой вращения органических групп вокруг связей Si-C и Si – O, определяющих высокую подвижность и минимум свободной энергии в молекулярных цепях.

Особенности строения олигоорганосилоксанов приводят к малой зависимости их вязкости и других свойств от температуры, к низким температурам стеклования и плавления (от минус 60 до минус 130 о С) и одновременно высокой термостойкости (200 – 420 о С), что определяет сохранение эксплуатационных свойств в широком диапазоне температур масел и смазок на их основе. Особенности свойств олигоорганосилоксанов имеют общий характер для всех типов олигомеров и проявляются при их эксплуатации.

Для кремнийорганических жидкостей нет альтернативы там, где требуется крайне высокая или низкая температура, защита материала в жестких условиях трения, даже в условиях действия радиации.

Известно, что свойства олигоорганосилоксанов возможно существенно изменять, внося в структуру элементы асимметрии, жесткости, полиярности и т.д., тем самым изменяя и температурные пределы эксплуатации олигоорганослоксанов, в частности, при использовании их в качестве основ масел и смазок.

В зависимости от состава и строения олигоорганосилоксаны смешиваются в любых соотношениях со многими органическими средами, либо вообще не смешиваются. В зависимости от состава и строения олигоорганосилоксаны проявляют хорошую смазывающую способность для различных пар трения или вообще не обладают смазывающими свойствами.

В рабочих условиях срок службы масел и смазок в большой степени зависит от термоокислительной стабильности и испаряемости основы, т.е. дисперсной среды, в качестве которой используют олигоорганосилоксаны. Так, сравнивая олигоорганосилоксаны различной структуры видим (табл.1), что они существенно различаются по показателю «потеря массы %» при температурах 200 и 250 о С, а также по температуре начала разложения в вакууме: от 272 о С для полиэтилсилоксана и до 362 о С для полиметилфенилсилоксана.

Таблица 1.

Одно из важнейших свойств олигоорганосилоксанов – температура застывания, или потери текучести. Низкие значения температуры застывания обеспечивают сохранение работоспособности масел и смазок на их основе при низких отрицательных температурах. В таблице 2 приведены олигомеры асимметричной структуры, их температуры потери текучести и значения вязкости при минус 50 о С

Таблица 2.

Таким образом, по данным зарубежных и отечественных исследователей достоинством материалов на основе олигоорганосилоксанов являются их высокие термо-, морозо-, водостойкость, а также физиологическая инертность и экологическая безопасность.

Важным свойством олгоорганосилоксанов является также их полная коррозионная инертность.

В ГНИИХТЭОС разработан широкий ассортимент олигоорганосилоксанов, свойства которых зависят от структуры полимерного каркаса и от природы органических заместителей, обрамляющих силоксановую цепь, а также характера концевых групп. В результате фундаментальных исследований разработаны олигоорганосилоксаны, содержащие метильные, этильные, фенильные заместители у атома кремния, а также содержащие заместители с галоидом в органическом заместителе, гетероциклические звенья и другие. Олигоорганосилоксаны линейной структуры можно представить в виде общей формулы:

R 1 R 2 R 3 Si n O Si R 1 R 2 R 3 ,

Где: R 1 = - CH 3 , - CH 2 CH 3 , - C 6 H 5 , -CH 2 CH 2 CF 3

R 2 = - CH 3 , - CH 2 CH 3 , - C 6 H 5 , -CH 2 CH 2 CF 3

R 3 = - CH 3 , - CH 2 CH 3 , - C 6 H 5 , -CH 2 CH 2 CF 3

R 4 = - CH 3 , - CH 2 CH 3 , - C 6 H 5 , -CH 2 CH 2 CF 3 , - C 6 H 3 Cl 2 и другие

R 5 = - CH 3 , - CH 2 CH 3 , - C 6 H 5 , -CH 2 CH 2 CF 3 , - C 6 H 3 Cl 2 и другие,

при различных сочетаниях,

n = от 1 до нескольких тысяч

Ассортимент разработанных олигоорганосилоксанов включает несколько сотен наименований, каждое из которых обладает только ей присущими свойствами.

Предлагаю рассмотреть некоторые типы олигоорганосилоксанов более внимательно.

1. Наиболее распространенными и доступными являются олигоорганосилоксаны, содержащие метильные заместители у атомов кремния в силоксановой цепи – ПМС-жидкости. В общем виде олигодиметилсилоксаны линейной структуры можно представить в виде общей формулы:

(CH 3) 3 Si n O Si (CH 3) 3

Их называют олигодиметилсилоксанами, или ПМС-жидкостями. ПМС-жидкости под различными названиями выпускают все ведущие фирмы, специализирующиеся на выпуске кремнийорганических продуктов.

В нашей стране разработали применяли олигодиметилсилоксаны с линейным строением молекул, имеющих промышленную марку «ПМС» и разветвленным строением молекул - промышленная марка «ПМС-р». Оба типа обладают широким набором свойств, зависящим от состава, строения и молекулярной массы. Основным показателем для областей их использования является кинематическая вязкость, величина которой определяет марку жидкостей.

ПМС-р отличаются более широким диапазоном рабочих температур до минус 130 о С в сравнении с минус 65 о С для линейных ПМС.

Вследствие того, что ПМС-жидкости обладают невысокими смазывающими свойствами при трении сталь по стали, их применение в составах масел и смазок ограничено. Однако, некоторые сочетания трущихся пар, например, бронза-сталь, латунь-пластмассы, при гидродинамической смазке жидкостями ПМС работают удовлетворительно.

Эффективно применение ПМС-жидкостей в составах масел как противопенных добавок благодаря их низким значениям поверхностного натяжения (от 18 до 20 Н/м).

Использование ПМС-жидкостей в качестве жидких сред в маслах и смазках, компаундированных различными противоизносными добавками и дисперсиями, создает благоприятные условия для избирательной адсорбции добавок на поверхности трения и для образования противоизносной пленки, позволяющей существенно повышать давления и скорости скольжения.

В качестве примеров можно привести ПМС-20р, ПМС-100р, ПМС-117р, используемых в качестве основ специальных низкотемпературных масел и смазок с температурой застывания не выше минус 100 о С.

Эффективно применение ПМС-жидкостей в качестве компонентов в пастах и вазелинах. Сотрудниками ГНИИХТЭОС разработан ассортимент вазелинов и паст (около 10 различных марок).

Совместно с сотрудниками НПО «Союзэнергогаз» разработаны варианты уплотнительных паст на основе высоковязких полиметилсилоксанов и ПМС средней вязкости для герметизации шаровых кранов запорной арматуры газовых магистралей

Высокие диэлектрические свойства и их малая зависимость от температуры предполагают эффективность использования ПМС-жидкостей в качестве трансформаторных масел. Если учесть, что олигодиметилсилоксаны не образуют токопроводящих продуктов при электрическом пробое или искрении, то становится понятным их незаменимость при использовании в трансформаторах. Сегодня у института есть необходимый научный потенциал, чтобы восстановить и продолжить исследования по разработке трансформаторных масел для создания промышленного производства.

Олигодиэтилсилоксаны (ПЭС-жидкости) отличаются от других типов кремнийорганических жидкостей прежде всего хорошей совместимостью с органическими средами, а также более низкими значениями температур застывания и стеклования. Кроме того, олигодиэтилсилоксаны обладают более высокими смазывающими свойствами по сравнению с ПМС-жидкостями, что определило их широкое применение в качестве основ масел и смазок

В таблице 3 представлены температурно-эксплуатационные свойства наиболее известных в настоящее время олигоэтилсилоксанов

Таблица 3

Температурно-эксплуатационные свойства некоторых

олигодиэтилсилоксанов

Благодаря характерному только для них свойству совмещаться с органическими соединениями и минеральными маслами, разработан и выпускается большой ассортимент масел и смазок, сохраняющих эксплуатационные характеристики при высоких (до 150 о С, кратковременно до 200 о С) и низких (до минус 100 о С) температурах, отличающихся повышенной водостойкостью, работоспособностью при высоких давлениях. Следует отметить, что использование ПЭС-жидкостей в составах масел и смазок позволило решить ряд уникальных задач, которые невозможно было решить с использованием масел на нефтяной и органической основе.

На основе олигодиэтилсилоксанов созданы широко известные смазки ЦИАТИМ, ВНИИНП различных марок. При использовании смесей олигодиэтилсилоксанов и минеральных масел созданы приборные низкотемпературные масла марок 132-07,-08, -19, -21, -21, приборные смазки ОКБ, морозостойкие смазки Северол-1, Униол-3М.

Как было отмечено ранее, отличительной особенностью олигодиэтилсилоксанов является полная совместимость с минеральными маслами. Добавки ПЭС-жидкостей к углеводородам улучшают низкотемпературные характеристики последних. В таблице приведены данные вязкостных характеристик смесей жидкости ПЭС-4 и минерального масла при их различных соотношениях.

Таблица 4.

Вязкостные характеристики ПЭС-4, минеральных масел и их смесей

Приведенные данные подтверждают, что добавление ПЭС-жидкостей к углеводородам улучшает низкотемпературные характеристики последних.

Следует обратить внимание, что на работу смазочных материалов значительное влияние оказывает поведение жидкости при высоких давлениях. Смазочные материалы с ростом давления увеличивают свою вязкость и в итоге затвердевают. Исследования изменения вязкости с повышением давления при различной температуре показали, что олигодиэтилсилоксаны характеризуются наименьшим изменением вязкости.

В настоящее время из всех других типов олигоорганосилоксанов только ПЭС-жидкости производятся в нашей стране в промышленном масштабе. Причем Россия является единственным производителем ПЭС-жидкостей в асоортименте.

2. Олигометилфенилсилоксаны (ПФМС-жидкости) представляют собой соединения общей формулы:

(R) 3 Si n O Si (R) 3

(R) 3 Si = (CH 3) 3 Si -, (CH 3) 2 (C 6 H 5)Si -, (CH 3)(C 6 H 5) 2 Si -, (C 6 H 5) 3 Si -

Цепи молекул олигометилфенилсилоксанов могут состоять из метилфенилсилокси-звеньев, или из диметил- и метилфенилсилокси-звеньев.

Введение фенильных заместителей в состав олигоорганосилоксана значительно повышает уровень межмолекулярного взаимодействия за счет увеличения жесткости цепей молекул, ограничивая свободу вращения атомов и групп атомов вокруг связей Si-O и Si-C, а также за счет появления специфических межмолекулярных взаимодействий, обусловленных присутствием в составе рассматриваемых олигомеров ароматических ядер. В результате изменяются физические свойства олигомеров. Возрастание вязкости и плотности, например, в первом приближении происходит симбатно с увеличением числа фенильных заместителей в молекуле олигометилфенилсилоксана.

Этот тип жидкостей отличается от описанных выше значительно более высокой термостойкостью и термоокислительной стабильностью, что определяет специфические области их использования. Известны три основных направления использования олигоорганосилоксанов, содержащих метильные и фенильные заместители: высоковакуумные масла; теплоносители для высоких и низких температур; дисперсионные среды для термостойких масел и смазок.

Для олигометилфенилсилоксанов характерно сочетание повышенной термостойкости, низких температур стеклования, низкое давление паров, совместимость с органическими средами. Далее представены некоторые области применения ряда ПФМС-жидкостей:

ПФМС-2,5л, ФМ-1, ФМ-2, ПФМС-13 и др. используют в диффузионных вакуумных насосах с предельным вакуумом от 133,322нПа до 13,332 мкПа

ФМ-5, ФМ-6, ФМ-5,6АП используют в качестве дисперсионных сред низкотемпературных масел и смазок, в малонагруженных высокоскоростных шарикоподшипниках и фреоновых холодильных машинах.

133-79, 133-158, Сополимер 5 и Сополимер 3 используют в качестве термостойких и низкотемпературных сред в маслах и смазках, работоспособных в широком диапазоне температур и в глубоком вакууме.

Области использования олигометилфенилсилоксанов для получения консистентных смазок охватывает как термостойкие смазки, вакуумные антифрикционные, так и специальные приборные, электроконтактные, уплотнительные и противозадирные смазки.

Среди иностранных производителей ПФМС-жидкостей такие крупные игроки, как “Dow Corning”(США), “Wacker” (Германия), “Shin Etsu” и “Toshiba” (Япония). В большинстве случаев выпускаемые перечисленными фирмами продукты являются аналогами разработанных нашими учеными ПФМС-жидкостей. Производимые за рубежом ПФМС-жидкости входят в составы масел и смазок, выпускаемых самими фирмами, например большой ряд смазок группы «Моликот».

В нашей стране, несмотря на разработанный большой ассортимент ПФМС-жидкостей, промышленное производство их отсутствует. Еще в 90-е годы, в связи с сокращением потребности в олигоорганосилоксанах, был свернут промышленный выпуск ПФМС-жидкостей, несмотря на несомненный успех наших специалистов, уже имевших к тому времени практически аналоги всех зарубежных материалов этого типа (табл.5).

Резкое уменьшение потребности в олигоорганосилоксанах, в частности, в ПФМС-жидкостях, в 90-е годы привело к прекращению их выпуска. В то же время за рубежом разработан и продолжаются разработки олигоорганосилоксанов и ассортимента масел и смазок на их основе. Так, фирмой “Dow Corning” (США) разработан ассортимент ПФМС-жидкостей марок DC-550, DC-510/50, /100, /500, /1000, DC-710, и другие, используемые фирмой как основы масел и смазок в диапазоне температур от минус 75 до плюс 232 о С. В нашей стране имеются разработанные аналоги зарубежных олигомеров. В таблице 5 представлены сравнительные данные некоторых олигометилфенилсилоксанов производства “Dow Corning” и разработанных в нашей стране.

Таблица 5.

Сопоставительные данные олигометилфенилсилоксанов производства “Dow Corning” (США) разработок России

К группе разработанных и применяемых в настоящее время галоид-содержащих олигоорганосилоксанов относятся олигоорганосилоксаны, имеющие в составе молекул атомы хлора (дихлорфенильные заместители) и фтора (γ-трифторпропильные заместители).

Олигоорганосилоксаны, содержащие галоид в органическом заместителе, обладают уникальным комплексом свойств. Они более полярны по сравнению с олигоорганосилоксанами других типов, обладают улучшенной смазывающей способностью и ограниченной горючестью. Наличие галогена в органическом заместителе, помимо улучшения смазывающих свойств жидкостей, изменяет все другие показатели: вязкость, показатель преломления, температуру застывания и другие.

По своей природе разработанные олигометил(галогеноргано)силоксаны являются сложными смесями молекул, отличающимися между собой как степенью полимеризации, так и составом.

В ГНИИХТЭОС разработано и внедрено в производство три вида силоксановых жидкостей с галогеном в органических заместителях:

А) Олигоорганосилоксаны, содержащие диметил- и дихлорфенилсилокси-звенья (жидкости 162-70, 162-170ВВ, 162-389 и другие) обладают высокими физико-химическими свойствами: высокой смазывающей способностью, низкими значениями температур застывания (до минус 90 о С), невысокой зависимостью вязкости от температуры, повышенной радиационной стойкостью. Они нашли широкое применение в качестве основ приборных масел и смазок. В частности, жидкость 162-170ВВ применяется в качестве основы приборных масел, пластичных смазок, работающих в условиях глубокого вакуума и вибронагрузок микроэлектродвигателей с малым напряжением трогания.

Б) Олигоорганосилоксаны, содержащие γ-трифторпропильные заместители. (Жидкости ФС). Разработан ассортимент ФС-жидкостей с диапазоном значений вязкости от 20 до 1200 сст при 20 о С. Различные марки фтор-содержащих олигоорганосилоксанов используют в качестве основного компонента моторных масел, рабочих жидкостей для смазывания компрессоров микрокриогенных систем, в гидросистемах насосных агрегатов, жидких смазок для глубинных часовых механизмов, основ приборных и пластичных смазок, используемых в экстремальных условиях при температурах до 300 о С

В) Олигоорганосилоксаны, содержащие одновременно и дихлорфенильные, и γ-трифторпропильные заместители у атома кремния (жидкости ФХС) работоспособны при температурах до 250 о С в гидравлических системах, гидроамортизаторах и других системах с узлами трения сталь по стали, обеспечивая в этих условиях повышенную смазывающую способность и стабильные характеристики. В комплексе свойств, определяющих практическую ценность олигоорганосилоксанов, одной из важнейших характеристик являются антифрикционные, противозадирные и противоизносные свойства. Изучение смазывающих свойств жидкостей ФХС показало, что одновременное присутствие дихлорфенильного и γ-трифторпропильного заместителей в олигомере дает эффект синергизма при граничном трении. Жидкости ФХС обладают лучшими смазывающими свойствами по сравнению с жидкостями, содержащими только дихлорфенильные, или γ-трифторпропильные заместители у атома кремния. Наиболее исследованным представителем данного типа олигоорганосилоксанов является жидкость 169-36, представляющая собой термостойкую жидкость с высокой смазывающей способностью, с пониженной горючестью, которая является основой смазок, а также предназначена для работы в амортизаторах различного типа (лопастные, телескопические) для тяжелонагруженной техники широкого назначения.

В ГНИИХТЭОС разработаны и исследованы другие типы олигоорганосилоксанов, содержащих такие органические заместители, как тиенильные, β-цианэтильные, β-адамантилэтильные, фенентренильные, и другие. Разработанные олигоорганосилоксаны представляют, несомненно, большой практический интерес, однако, из-за дефицита сырья они в настоящее время мало доступны.

В настоящее время ГНИИХТЭОС проводит широкий спектр работ по созданию олигоорганосилоксанов – основ масел и смазок с более высокими потребительскими свойствами, представляющих собой олигомеры со смешанными заместителями, объемными заместителями, а также совершенствует технологию получения олигоорганосилоксанов с целью повышения качества и стабилизации их свойств.

Проведенные в последние годы исследования позволили получить олигоорганосилоксаны, обладающие высокими смазывающими свойствами (диаметр пятна износа на четырехшариковой машине трения менее 0,42 мм при температуре 20 о С, 1450 об/мин, 196 Н, 60 мин, «сталь-сталь»), при малой зависимости вязкости от температуры и низкими значениями температур застывания (до минус 120 о С).

Анализ применения олигоорганосилоксанов в качестве дисперсионной среды при производстве смазок различного назначения в нашей стране показал, что из всего многообразия смазок только чуть более 20 наименований основаны на использовании кремнийорганических жидкостей. В то же время ассортимент выпускаемых, например, только компанией “Dow Corning” (США), смазок на кремнийорганической основе включает более 50 наименований.

Необходимо отметить, что создание масел и смазок, работоспособных в экстремальных условиях (высокие и низкие температуры, высокие значения величины каплепадения, высокие давления, стойкость к действию излучений различных типов) невозможно без использования олигоорганосилоксанов.

На наш взгляд, интенсивные исследования в области синтеза и технологии производства олигоорганосилоксанов, осуществляемые в России и, конкретно, в ГНИИХТЭОС, усилия по внедрению новых материалов в различные отрасли техники, работы по созданию нового крупнотоннажного комплекса по производству кремнийорганических материалов, позволят в ближайшие годы изменить эту ситуацию.

АО «Реахим» предлагает купить Силиконовые жидкости (ПМС, ПЭС, ПФМС, ГКЖ, ВРЖ, ФМ и другие) по низким ценам с доставкой по Москве и области, в любой город России и за рубеж. Продукция в нашем каталоге соответствует стандартам. Мы гарантируем доставку силиконовых жидкостей в оговоренные сроки. Чтобы купить силиконовые масла ПМС, ПЭС, ПФМС и другие силиконовые жидкости оформите заказ через форму на сайте, и мы свяжемся с Вами в ближайшее время.

Определение

Силиконовые жидкости – жидкие полимеры, в основе которых лежит связь Si-O. Они способны сохранять свое состояние при высоких и оставаться подвижными, текучими при низких температурах. Температурный интервал при нагрузках составляет от -70 до +300ºС.

Так же называют кремнийорганическими жидкостями, силиконовыми маслами (они являются ПМС), органосилоксановыми олигомерами. Можно называть и олигоорганосилоксанами, и полиорганосилоксанами. Разделяют с макромолекулами линейной и разветвленной структуры, или, проще говоря, есть несколько видов кремнийорганических жидкостей:

• полидиметилсилоксановые (ПМС);
• полидиэтилсилоксановые (ПЭС);
• полиметилфенилсилоксановые (ПФМС);
• органогидросилоксаны (ГКЖ).

Свойства

Химически инертное вещество. Не имеют выраженного запаха, цвета, вкуса. Жидкости не токсичны и безопасны для человеческого (и животного) организма, при воздействии на кожу не нарушают ее естественный теплообмен, не препятствуют проникновению лекарственных веществ из препаратов.

Не растворяются в воде, но могут быть растворены в спиртах, бензоле и других ароматических углеводородах.

Другие важные свойства кремнийорганических жидкостей: на поверхности образуется низкое натяжение, воспламеняемость низкая, не опасная, кратковременная устойчивость к температурам 300-350ºС, сжимаемость высокая. При таком температурном разбросе жидкости остаются стабильными и продолжают выполнять свои функции.

Применение

В производстве для силиконовых жидкостей нашлось множество вариантов применения:

• в косметологии для создания кремов, жидких средств для ухода за кожей, средств для ухода за волосами, губных помад, основ под макияж;
• для обработки тканевых и кожаных изделий, бумаги с целью придания гидрофобных и антиадгезионных свойств;
• в быту встречаются в строительных герметиках, а так же в политурах для мебели и обуви, для автомобилей;
• в медицине применяются для жидкостей и резиновых изделий;
• часто используются для производства бытовых и промышленных красок, клеев, покрытий и герметиков, смол и лаков, пластмасс.

Состав

Помимо основы Si-O, в состав входят органические радикалы. В зависимости от их количества и конечной структуры молекул может варьироваться состояние кремнийорганических полимеров: жидкие, лаки, эластомеры, каучуки, пластмассы. У нас можно купить жидкости.

Токсичность

Отсутствует.

Реализация:

Компания АО "Реахим" предлагает большой выбор различных силиконовых жидкостей с широким спектром применения для производства, металлургии, фармакологии, лабораторий, бытового использования. В каталоге представлены:

• 131-209 - гидроамортизатор.
• 132-07 - смазочное масло.
• 132-08 - смазочное масло.
• 132-19 - смазочное масло.
• 132-21 - смазочное масло.
• 132-24 - смазочное масло.
• 132-12Д - для заливки и пропитки.
• 133-79 - теплоноситель.
• 131-86 - пеногасящая присадка.
• ВНИИНП-6 - смазочное масло.
• ВРЖ-1-1 - для микрокриогенных систем.
• Гидрофобизатор 136-41 - строительная пропитка.
• ГКЖ-11 - строительная пропитка.
• ГКЖ 136-157 М - влагостойкая пропитка.
• ГКЖ-94 (136-41) - гидрофобная пропитка.
• Диметилдихлорсилан ДМДХС - гидрофобная пропитка.
• Диметилдиэтоксисилан ДМДМС - противопригарное покрытие.
• Жидкость № 7 - для гидросистем.
• Метилтриэтоксисилан 99% - адсорбенты.
• ПМС-1,5.
• ПМС-15.
• ПМС-20Р.
• ПМС-20РК.
• ПМС-60.
• ПМС-70.
• ПМС-150.