Силиконовые жидкости: ценные свойства, разновидности, способы нанесения

Кремнийорганические полимеры, в которых некоторые атомы углерода замещены атомами кремния, имеют точное химическое название – олигоорганосилоксаны. Более простой и понятный термин «силикон» для этих веществ был предложен английским химиком Фредериком Киппингом в начале 20 века.

Большую часть своих исследований этот ученый посвятил кремниевым полимерам и их органическим соединениям. Таким образом, он дал толчок всемирному развитию индустрии синтетического каучука и силиконовых смазок.

В зависимости от молекулярной структуры силиконы подразделяются на три основных группы: силиконовые жидкости, силиконовые эластомеры и силиконовые смолы. В данной статье рассмотрим виды, свойства и области применения силиконовых жидкостей.

Свойства силиконовых жидкостей

Силиконовые жидкости представляют собой бесцветные, химически инертные, не растворимые в воде жидкости.

Они могут иметь разную вязкость, температуру застывания и стеклования, отличаются уровнем термостойкости и другими характеристиками.

Наиболее ценными техническими свойствами кремнийорганических жидкостей являются:

• Широкий диапазон рабочих температур: низкая температура застывания (до -60 °C) и стойкость к термоокислению (до +200-250 °C длительно и до +300-350 °C кратковременно)
• Незначительное изменение вязкости и других характеристик при значительном изменении температуры
• Отличные диэлектрические свойства
• Химическая инертность
• Малое поверхностное натяжение (соответственно высокая смачивающая способность)
• Низкое давление насыщенных паров
• Высокая сжимаемость
• Нетоксичность
• Негорючесть

Набор конкретных характеристик той или иной силиконовой жидкости зависит от ее разновидности.

Виды силиконовых жидкостей

Полидиметилсилоксаны

Полидиметилсилоксаны характеризуются наименьшей зависимостью вязкости от температуры. В России они выпускаются под марками ПМС с цифровым индексом, характеризующим величину вязкости. Она колеблется в широких пределах: от 0,65 до 2 500 000 мм²/с (в зависимости от степени полимеризации).

Жидкости ПМС успешно работают при температурах от -50 до +200 °C. Они коррозионноинертны, негорючи и нетоксичны, обладают хорошими демпфирующими свойствами. На открытом воздухе полидиметилсилоксаны с вязкостью более 50 мм2/с практически не испаряются.

ПМС – отличные диэлектрики: их удельное сопротивление при +20 °C составляет около 1x10¹⁵ Ом*см, а электрическая прочность – порядка 15-20 МВ/м.

Среди преимуществ полиметилсилоксанов стоит также отметить малый коэффициент поверхностного натяжения (18-20 мН/м). Последнее свойство позволяет использовать ПМС в качестве антипенных добавок в минеральные масла

Полидиметилсилоксаны широко применяются в роли охлаждающих и электроизоляционных сред в трансформаторах, выпрямителях, магнетронах. Они же являются рабочими жидкостями для гидравлических муфт, трансмиссий, тормозных систем.

На пищевых предприятиях ПМС используются в качестве пеногасителей. Именно этот вид силиконовых жидкостей входит в состав клеев, герметиков, красок, покрытий, полиролей, а также ряда косметических средств (шампуней, кремов, лосьонов, лаков для волос и пр.).

Полидиметилсилоксановые жидкости с вязкостью 0,65-20 мм²/с имеют высокую сжимаемость и самый широкий диапазон рабочих температур, поэтому они эффективны в качестве теплоносителей в теплообменниках и термостатах.

Силиконовые смазки на основе ПМС применяются при формовании и экструдировании изделий из пластических материалов, для обработки контактов между пластиком и резиной (во избежание прилипания), смазывания конвейерных лент (в том числе на пищевых производствах).

В текстильной промышленности полидиметилсилоксаны используются для смягчения тканей из хлопка и синтетики, придания материалам водоотталкивающих свойств и абразивной прочности.

В медицине используются как сами жидкости ПМС, так и изготовленные на их основе изделия (сосуды, клапаны, импланты и пр.).

Полидиэтилсилоксаны

Другой распространенной группой кремнийорганических жидкостей являются полидиэтилсолоксаны (ПЭС). Метильные радикалы в их молекулярной цепочке заменены этильными. Вязкость ПЭС может составлять от 1,5 до 1 000 000 мм²/с.

Полидиэтилсилоксаны отличаются от ПМС значительно более низкими температурами застывания и кипения. Так, ПЭС может сохранять текучесть до -140 °С. При этом зависимость вязкости от температуры у них заметно выше, чем у полидиметисилоксанов.

ПЭС обладают хорошими смазывающими свойствами и растворимы в большинстве органических соединений. Этим обусловлено их широкое применение в качестве основы для масел и смазок (особенно морозостойких).

ПЭС могут использоваться в роли теплоносителей: в открытых системах они работоспособны при температурах до +150…+200 °C, а в герметичных – до +180…+250 °C.

При производстве пластмасс, стеклопластиков, резинотехнических изделий они выступают в качестве модификаторов, пластификаторов и антиадгезионных смазок.

Полидиэтилсилоксаны так же, как и другие силиконовые жидкости, нетоксичны и не раздражают кожу, что позволяет вводить их в состав кремов и другой косметической продукции.

Полиметилфенилсилоксаны

Усложнение структуры диметилсилоксанов путем введения фенильных радикалов позволяет получать силиконовые жидкости с повышенной термостабильностью и крайне малой испаряемостью.

Полиметилфенилсилоксаны (ПФМС) могут длительное время эксплуатироваться при температурах от -60 до +250 °C. Одним из наиболее важных свойств ПФМС является повышенная (по сравнению с ПМС) термостабильность и способность хорошо смазывать некоторые металлы – например, соприкасающиеся стальные и латунные поверхности.

Все полиметилфенилсилоксаны представляют собой прозрачные бесцветные или слегка желтоватые жидкости. Очень часто их используют как основу для создания термостойких смазочных материалов. Не менее широкое применение они нашли в теплоносителях, электромеханизмах, диффузионных вакуумных насосах (в качестве рабочих жидкостей).

Для ультравысоковакуумных насосов, широко используемых в электронике, металлургии, полимерной промышленности (при нанесении защитных покрытий) идеально подходят силиконовые жидкости EFELE SO-704 и EFELE SO-705.

Купить в интернет-магазине

Они обладают высокой устойчивостью к окислению, химической инертностью и низким давлением насыщенных паров при комнатной температуре. Жидкости EFELE содержат малое количество легколетучих фракций, не меняют своих характеристик в различных условиях эксплуатации, имеют длительный срок службы.

Помимо применения в диффузионных насосах, материалы могут быть использованы в качестве трансмиссионных жидкостей в высокотемпературных ходовых механизмах и различных инструментах.

EFELE SO-705 отличается от EFELE SO-704 повышенным содержанием фенильных групп. Это придает ей лучшую термостойкость, более низкое давление насыщенных паров и способность создавать более высокий вакуум.

Форма выпуска и правила нанесения силиконовых жидкостей

Силиконовые жидкости выпускаются в пузырьках, флаконах, бутылках, банках, канистрах и более крупной таре. Во многих случаях выбор упаковки обусловлен вязкостью и предназначением материала.

Емкости со смазочными силиконовыми жидкостями могут быть снабжены аппликаторами, которые автоматически пропитываются при использовании и позволяют равномерно распределить состав по поверхности.

Тара без аппликатора требует применения дополнительных приспособлений для нанесения – кисти, губки или масленки.

Работать с силиконовыми жидкостями следует очень аккуратно – избегая их попадания на участки, не подлежащие обработке. Полностью удалить их впоследствии будет очень сложно.

Простое оттирание ветошью или салфеткой приведет лишь к тому, что жидкость размажется более тонким слоем.

Для того, чтобы отмыть силикон самостоятельно, можно воспользоваться спиртовыми растворами (этанолом, метанолом) или нефтяными растворителями типа уайт-спирита. Однако даже эти средства не гарантируют 100-процентного положительного эффекта.

Самыми эффективными на сегодняшний день признаны промышленные очистители силиконов, но и они справляются не со всеми видами жидкостей и подходят не для любых поверхностей.