КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ ЖИДКОСТИ

 

ПОЛИМЕТИЛСИЛОКСАНОВЫЕ ЖИДКОСТИ (ПМС) представляют полимеры линейного и разветвленного строения общей формулы:

(CH3)3SiO [SiO(CH3)2]n Si(CH3)3

Они отличаются от других кремнийорганических полимеров более пологой температурной кривой вязкости. Вязкость ПМС в зависимости от их молекулярной массы может изменяться от 1,5 до 1. 106 сСт. Отличные поверхностно-активные свойства ПМС позволяют широко использовать их в качестве поверхностно-активных и противопенных добавок, антиадгезивов, основ смазок, теплоносителей и т.д.. Кроме того, они коррозионностойки и имеют высокие диэлектрические показатели.

 

Основные свойства полиметилсилоксановых жидкостей и области их применения

 

Марка

 

Вязкость при 20оС, сСт

Температура, оС

Плотность

при 20оС,

г/см3

 

Применение

кипения при 1-2 мм рт. ст.

вспышки,

не ниже

застывания, не выше

1

2

3

4

5

6

7

ПМС-1,5р

1,5 – 1,7

88,5/20 мм рт. ст.

50

-110

0,85

Охлаждающая, демпфирующая и приборная жидкость на температуры до минус 100 – 1100С. Единственный теплоноситель систем терморегулирования космических ракет (СТР) и хладоноситель приборов радиоэлектроники.

ПМС-20р

ПМС-100р

18 – 22

95 -105

-

> 250

200

300

-100

-100

0,96

0,98

Приборные жидкости и основы смазок для использования при температурах ниже минус 700С.

ПМС-5

ПМС-6

ПМС-10

4,5 – 5,5

5,6 – 6,6

9,2 – 10,8

170-250

-

> 250

115

130

170

-60

-60

-60

0,92

0,95

0,94

Охлаждающие, демпфирующие, приборные жидкости для температур до -60оС

ПМС-20

ПМС-50

ПМС-100

ПМС-200

18 – 22

45 – 55

95 – 105

192 - 208

> 250

> 300

> 300

> 300

200

220

300

300

-60

-60

-60

-60

0,96

0,97

0,98

0,98

Охлаждающие, демпфирующие, приборные, гидравлические, разделительные жидкости. Диэлектрические среды, компоненты препаратов бытовой химии и косметики. ПМС-100 – неподвижная фаза в газо-жидкостной хроматографии

ПМС-300

ПМС-400

290 – 310

385415

> 300

> 300

315

315

-60

-60

0,98

0,98

Основы вазелиновых паст, в виде водной эмульсии - антиадгезионные смазки для форм (в производстве резино-технических и пластмассовых изделий), конвейерных лент (в производстве каучука), для обработки стеклянной тары. ПМС-400 применяется в глазной хирургии и для стерилизации медицинских инструментов.

ПМС-500

ПМС-1000

480 – 520

950 - 1050

> 300

> 300

316

315

-60

-60

-

-

Демпфирующие жидкости

ПОЛИМЕТИЛФЕНИЛСИЛОКСАНОВЫЕ ЖИДКОСТИ представляют собой линейные олигомеры общей формулы:

R2SiO]nSiO[МФSiO] mSiR, где R=(СН3)3 или СН36Н5)2, М= СН3, Ф= С6Н5 

Полиметилфенилсилоксановые (ПФМС) жидкости обладают повышенной термостойкостью, низким давлением расыщенных паров, малой испаряемостью и высокими значениями температуры вспышки. Пределы допустимых температур эксплуатации этих жидкостей в зависимости от состава колеблется от -60 до +250оС (длительно) и до +350оС (кратковременно).

Основные свойства ПФМС и области их применения приведены в таблице.

Марка

 

Вязкость при 20оС, сСт

Температура, оС

 

Плотность

при 20оС,

г/см3

 

 

Применение

кипения при 1-2 мм рт. ст.

вспышки,

не ниже

застывания, не выше

1

2

3

4

5

6

7

ПФМС-2/5л

ФМ-1

ФМ-2

15 – 19

250 – 270

445 – 490

-

-

-

 

-68

-28

-20

1,01

1,1

1,1

Высоковакуумные масла для диффузионных насосов с предельным вакуумом от 133.322 нПа до 13.332 мкПа

ПФМС-4

133-165

133-57

600-1000

>1000

-

360

-

-

300

 

360

-20

-10

1,10

1,12

Высокотемпературные и трудновоспламеняемые теплоносители, диэлектрики, дисперсионные среды для масел и смазок, неподвижные фазы в газожидкостной хроматографии

Примечания:

Показатель преломления nD20 для всех жидкостей колеблется от 1,451 до 1,1,58.

Коэффициент теплопроводности при 20оС для ПФМС - от 0,135 до 0,149 Вт/(м.К).

Средняя теплоемкость ПФМС жидкостей при 30-100оС лежит в интервале 1,57 – 1,918 кДж/(кг.К).

Диэлектрические свойства при 20оС:

v, Ом. см 1012 - 1014

 при 103 Гц 2,7 – 3,0

tg . 104 при 103 Гц 1 - 7

  

ПОЛИЭТИЛСИЛОКСАНОВЫЕ ЖИДКОСТИ

Полиэтилсилоксановые жидкости представляют собой смеси олигомеров в основном линейной структуры общей формулы:

 

Специфическими особенностями полиэтилсилоксановых жидкостей являются их хорошая совместимость с минеральными и синтетическими маслами, хорошие смазывающие свойства, низкая температура застывания (ниже -700С) и инертность по отношению к большинству конструкционных материалов.

Полиэтилсилоксановые жидкости бесцветны, без запаха, химически инертны. Они растворимы в ароматических и хлорированных углеводородах, нерастворимы в низших спиртах и воде.

Полиэтилсилоксановые жидкости нетоксичны, взрывобезопасны.

В настоящее время выпускают полиэтилсилоксановые жидкости марок : ПЭС-2, ПЭС-3, ПЭС-4, ПЭС-5, Жидкость № 7, 132-24, 132-25, 132-316.

Основные свойства полиэтилсилоксановых жидкостей (ГОСТ13004-77)

Марка

Вязкость при

200С, сст

Температура, 0С

Плотность при 200С г/см3

Температура

Застывания 0С

Показатель преломления

Кипения 1-3 мм.рт.ст

Вспышки не ниже

ПЭС-3

14-17

150-185

125

0,95-0,97

-109

1,438

ПЭС-4

42-48

185-250

170

0,95-1,18

 

1,442

ПЭС-5

200-500

>250

260

0,99-1,02

-95

1,446

Жидкость №7

44-49

>190

195

0,96-0,98

-110

1,442

132-24

220-300

>250

265

0,95-1,05

-96

1,445

132-25

 

>250

260

0,95-1,05

-96

1,445

132-316

250-300

>250

250

0,99-1,02

-96

1,445

Области применения

Полиэтилсилоксановые жидкости марок ПЭС-3, ПЭС-4 используются в гидравлических системах (охлаждающие и рабочие жидкости), в приборах (смазочные масла), а также служат основой низкотемпературных масел.

Эти жидкости обеспечивают стабильную работу приборов и механизмов в условиях Крайнего Севера. Хорошие диэлектрические свойства полиэтилсилоксанов позволяют использовать их в качестве рабочих жидкостей в электромеханизмах. Применяются при рабочей температуре от минус 70 до 1500С.

Наибольший интерес представляет жидкость ПЭС-5, обладающая сочетанием таких свойств, как высокая температура вспышки, низкая температура застывания, широкий диапазон изменения вязкости, хорошая смазывающая способность.

Широко применяется в различных отраслях промышленности:

В химической и нефтехимической промышленности:

- основной компонент прядильной композиции, используемой в производстве кордной ткани для шинной промышленности. Упрочняет волокно, повышает качество шинных изделий,

- антиадгезионная смазка и модификатор в производстве пресс-материалов, стеклопластиков пластмасс,

- противопыльная присадка в производстве красителей.

- теплоноситель, работающий при 150-2000С в открытых системах и при 180-2500С в закрытых,

- основа антиадгезионных эмульсий на заводах резинотехнических изделий,

- пластификатор в производстве резиновых изделий,

- основа консистентных смазок широкого назначения,

В парфюмерной промышленности:

- основа кремов, добавка к губной помаде и туши для ресниц,

- основа противовоспалительных мазей для животноводства,

В авиационной и автомобильной промышленности:

- демпфирующая жидкость, жидкая смазка, основа амортизационных жидкостей, теплоноситель.

Жидкость 132-24 применяется в качестве жидкой смазки трущихся поверхностей металл-металл и металл-резина и в качестве основы консистентных смазок широкого назначения, в т.ч для авиации.
 

ПОЛИОРГАНОСИЛОКСАНОВЫЕ ЖИДКИЕ ДИЭЛЕКТРИКИ.

Полиорганосилоксановые жидкости диэлектрики ((ПЭС – Д) 132-12Д ГОСТ 10916-74; ПЭС – 3Д ТУ6-02-688-76; (Силтан) 136-163 ТУ6-02-697-76) их диэлектрические характеристики мало зависят от частоты тока и температуры.

Основные свойства полиорганосилоксановых диэлектриков приведены в таблице:

Показатели

132-12Д

ПЭС-3Д

136-163

Температура:

вспышки, не ниже

застывания, не выше

 

150

-60

 

125

-60

 

28

-

Диэлектрическая проницаемость при 20 оС и 103гц,

2,4-2,8

-

2,0 при 106 гц

Тангенс угла диэлектрических потерь при 20 оС и 103гц, не более

0,0003

-

0,005 при 106гц

Удельное объемное электрическое сопротивление при 20 оС, ом , см не менее

1.1012

-

-

Пробивное напряжение при температуре 15-350С и частоте 50 Гц, кВ, не менее

37

20

-

Используются для пропитки конденсаторов и заполнения пьезодатчиков.

  

ПОЛИМЕТИЛЭТИЛСИЛОКСАНОВЫЕ ЖИДКОСТИ

 

 

Жидкости 132-234 (ТУ 6-02-1-041-92) и 132-244 (ТУ 6-02-1-019-90) представляют собой полидисперсные смеси полиэтилметилсилоксановых олигомеров с температурой кипения выше 250 оС и отличаются различным соотношением метильных и этильных заместителей и диапазонами изменения вязкости..

 

Основные свойства метилэтилсилоксановых жидкостей

Наименование

показателей

132-234 Нормы по

ТУ 6-02-1-041-92

132-244 Нормы по ТУ 6-02-1-041-92

1. Кинематическая вязкость, сСт, при

плюс 200С

минус 600С

 

 

55-75

1700-2200

 

 

50-80

-

2. Температура вспышки в открытом тигле, 0С, не ниже

250

250

3. Температура застывания, 0С, не выше

минус 85

-

4. Реакция среды (pH водной вытяжки)

6,0-7,0

6,0-7,0

Метилэтилсилоксановые жидкости сочетают в себе положительные свойства как метилсилоксановых так и этилсилоксановых жидкостей. Они хорошо совмещаются с минеральными маслами и синтетическими углеводородами, нетоксичны, коррозионностойки, имеют низкую температуру застывания ниже минус 1000С. Благодаря своему особому составу метилэтилсилоксановые жидкости отличаются улучшенными эксплуатационными свойствами и являются хорошей основой низкотемпературных смазок, обладающих малым моментом страгивания при отрицательных температурах и работоспособных в интервале температур от -100 до +200оС и в глубоком вакууме.

Помимо прямого назначения метилэтилсилоксановые жидкости могут быть использованы в качестве: гидравлических жидкостей для гидроприводов, гидроподъёмников, гидротормозов и систем управления в различных климатических условиях, компрессорного масла холодильных установок бытового назначения, теплоносителей и хладоагентов.

 

ПОЛИОРГАНОСИЛОКСАНОВЫЕ ЖИДКОСТИ С ПОЛЯРНОЙ ГРУППОЙ В ОРГАНИЧЕСКОМ ЗАМЕСТИТЕЛЕ.

Общая формула фторсилоксановых жидкостей:

Общая формула хлорсилоксановых жидкостей:

Общая формула фторхлорсилоксановых жидкостей:

Эти жидкости представляют собой олигомеры, содержащие галоген (хлор или фтор) в органическом заместителе. В зависимости от строения и содержания полярных групп свойства олигомеров меняются в широких пределах.

Данные полиорганосилоксаны - бесцветные прозрачные жидкости, нерастворимые в воде, но растворимые в кетонах, в ароматических и хлорированных углеводородах; не вызывают коррозии металлов (сталь, алюминий, бронза и др.) в широком диапазоне температур. Пределы допустимых эксплуатационных температур определяются составом жидкости и колеблются от минус 100 до плюс 200-300оС при продолжительной работе и до 350оС кратковременно.

Галоид-содержащие жидкости обладают улучшенными смазывающими свойствами по сравнению с полиметил- и полиметилфенилсилоксанами , высокой стойкостью к действию ионизирующих излучений.

Основные свойства полиорганосилоксановых жидкостей с полярной группой в органическом заместителе приведены в таблице:

Марка

Вязкость при 20 оС, сст

Температура, оС

Плотность при 20 оС г/см3

Кипения при 1-3 мм рт.ст.

Вспышке, не ниже

Застывания не выше

С атомом хлора в органическом заместителе:

162-170

40-47

200

230

-90

1,03-1,04

162-170ВВ

70-85

250х)

300

-90

1,03-1,04

С атомом фтора в в органическом заместителе:

161-44

161-45

161-235

161-52ВВ

38-45

>500

<30

>200

250

250

160

250x)

>260

300

135

300

-90

-55

-90

-80

1,0-1,10

1,156

1,09-1,19

1,1400

С атомом хлора и атомом фтор в органических в органическом заместителе:

169-36

169-168

55-70

800-1400

250

250

>250

250

-80

-60

1,12-1,14

1,19-1,21

х) при Р=10-3-10-4 мм рт.ст.

Жидкость 161-44:

-основной компонент высокотемпературного масла ВТ-301, используется в качестве рабочей жидкости в ракетостроении, в качестве основы рабочей жидкости для смазывания компрессоров с внутренним теплоотводом для микрокриогенных систем.

Жидкости 161-45 и 161-178:

-рабочие жидкости с повышенной смазочной способностью для работы в гиросистемах гидроприводных прямодействующих электронасосных агрегатов, жидкие смазки для глубинных часовых механизмов и др. приборов повышенной надежности

Жидкость 161-52ВВ:

-жидкая смазка и основа для приборных масел и пластичных смазок, работающих в условиях глубокого вакуума. Основа эффективных пеногасителей для органических сред.

Жидкость 162-70:

- основа приборных масел, рабочая жидкость для отработки и испытаний высокотемпературных агрегатов и гидравлических систем с рабочим интервалом температур от минус 60 оС до плюс 200 оС длительно, при 250оС кратковременно.

Жидкость 162-70ВВ:

- приборное масло, основа пластичных и консистентных смазок, работающих в условиях глубокого вакуума и обладающие малым моментом страгивания.

Жидкости 169-36 и 169-389:

- термостойкие, с высокой смазочной способностью, с пониженной горючестью рабочие жидкости в амортизаторах различного типа( телескопические, лопастные) для наземной тяжело нагруженной транспортной техники.

Примеры применения кремнийорганических жидкостей.

 

1. Рабочие жидкости для вакуумных насосов – жидкости марок ПФМС-2/5л, ФМ-1, 119-229

Марка

Предельный вакуум, мм рт. ст.

ПФМС-2/5л

5х10-9 – 7х10-7

ФМ-1

(3,5 – 5)х10-10

2. Высокотемпературные теплоносители – ПФМС-4

 

3. Низкотемпературные теплоносители – ПМС-1,5р

 

4. Тампонажные материалы в микрохирургии глаза – субстанции «легкий силикон» и «тяжелый силикон».

Среди полиметилсилоксанов особое место занимает олигометилсилоксан в виде субстанции «легкого силикона», используемый в качестве компонента операций, проводимых в микрохирургии глаза по поводу тяжелых форм отслоения сетчатой оболочки глаз, осложненных травмами или заболеваниями глаза и ранее относящихся к неоперабельным случаям. Для таких глаз характерно тяжелое состояние – грубая деструкция стекловидного тела, дегенеративное изменение сетчатки, помутнение хрусталика и др.

Свойства субстанции «легкий силикон»:

Вязкость при 20оС, мм2I тип 1000 - 1500

II тип 2500 – 4500

Плотность при 20оС, г/см3 0,97 – 0,985

Летучесть, % масс. < 0,1

Полидисперсность, Мw/Mn < 2,1

рН водного титрования 6 – 7

Показатели препарата в полной мере соответствуют зарубежному аналогу производства фирмы «Adatomed».

«Легкий силикон» в процессе лечения всегда располагается в верхней части глазного яблока, что позволяет применять его при верхних разрывах и отрывах сетчатой оболочки, а также изменениях на периферии глазного дна.

 

На основе сополимера полидиметилсилоксана и метил--трифторпропилсилоксана линейной структуры был получен вариант субстанции «тяжелый силикон». Его свойства:

Вязкость при 20оС, спз 1000 - 4500

Плотность при 20оС, г/см3 1,06 – 1,08

Летучесть, % масс. < 0,1

Полидисперсность, Мw/Mn < 2,1

Субстанция «тяжелый силикон» используется с положительным результатом при лечении глаз, осложненных травмами и диабетической ретинопатией.

 

5. Пеногасители. Кремнийорганические жидкие пеногасители эффективны в значительно более низких концентрациях по сравнению с органическими пеногасителями. Они обладают повышенной термостойкостью, химически инертны к большинству веществ, практически нелетучи и могут быть использованы для гашения пены в водных и неводных средах с различным значением рН – в процессах дистилляции, вакуумной разгонки, упаривания и др. Расход этих пеногасителей колеблется от 0,001 до 1 г/л. Кремнийорганические пеногасители нашли применение в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной, текстильной, фармацевтической промышленности.

Основные свойства жидких кремнийорганических пеногасителей представлены в таблице.

 

6. Охлаждающая жидкость для трансформаторов. Жидкость 131-434 предназначена для использования в качестве охлаждающей рабочей жидкости в силовых пожаробезопасных трансформаторах. Выдерживает пробивное напряжение при частоте 50 Гц не ниже 50 кВ/мм.
 

КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ

 

Силиконовые жидкости для гидроамортизаторов атомных станций представляют собой композиции олигоорганосилоксанов с присадками марок : 131-209, 133-257

Успешно используются в гидроамортизаторах атомных станций, особенно в сейсмоопасных районах с нагрузкой от 50 до 170 тонн, а также при повышенной нагрузке от 170 до 450 тонн на отечественных атомных станциях и станциях Ближнего Зарубежья с 1985 года (Балаковская АЭС, Ростовская АЭС, Калининская АЭС, Ровенская АЭС, Армянская АЭС). Жидкости обладают уникальными свойствами и успешно эксплуатируются в течение 8 – 10 лет без замены.

 

Антиадгезионные отверждаемые составы – композиции на основе олигоорганосилоксановых жидкостей.

Антиадгезионные составы «горячего» (ВСК-5, 131-458, и «холодного» (СК-223) отверждения предназначены для обработки металлических пресс-форм, используемых при формовании композиционных полимерных материалов – стеклопластиков, углепластиков, боропластиков на эпоксидном связующем, жесткого пенополиуретана, полиметилметакрилатов. После отверждения образуют на поверхности формы твердые прозрачные покрытия, обладающее антиадгезионными свойствами по отношению к формуемому материалу.

Используются при формовании изделий авиационного, спортивного и лечебного (линзы) назначения.

Смазочные композиции С-211 и С-236, работоспособные в интервале температур от минус 600С до плюс 2000С, предназначены для защиты гидравлической системы летательных аппаратов от утечек рабочей среды (шасси, закрылки и т.д.) с целью обеспечения нормальной работы внешнего оборудования, приборов. Допускается применение этих смазок в вакуумных установках, подшипниках гироскопов, в узлах трения наземных механизмов, работающих в вакууме, а также в качестве буферной среды для стеклянных оптических подвижных контактов.

Эмульсии

Полиорганосилоксановые жидкости образуют стабильные эмульсии типа масло в воде, представляющие собой белую сметанообразную массу. Водные эмульсии кремнийорганических жидкостей выпускаются 50-70% мас. концентрации и применяются в разбавленном виде. Исходная эмульсия смешивается с водой в любых соотношениях, стабильность при разведении составляет более 24 часов.

Основные свойства и области применения эмульсий приведены в таблице.

п.п.

Марка

Области применения

1

КЭ30-04 (50%)

Для гидрофобизации кожи, бумаги, текстильных материалов

2

КЭ 10-15 (30%)

Для мягчительной отделки х/б тканей

3

КЭ 37-18 ( 50%)

Для термостойкой отделки х/б материалов

Пеногасители

4

КЭ 10-12 (50%)

Антивспениватель для водных сред в текстильной, химической, фармацевтической и др. пром.

5

КЭ 10-26 (12%)

В производстве АБС-пластиков

6

Продукт 131-207

Пеногаситель в водных и органических средах

7

КЭ 10-34 (15%)

Применяется для гашения пены в водно-щелочных средах (в производстве каустической соды), в полиграфической промышленности при изготовлении печатных плат базовым методом на операциях проявления и снятия водощелочного фоторезиста в установках струйного типа, в машиностроении при обезжировании металлических изделий на машинах струйного типа.

8

Самоэмульгирующийся пеногасящитй состав

139-282

Эффективный пеногаситель для водных сред

Эмульсии смазывающие и разделительные

9

КЭ 10-01 (70%)

Для смазки в шинной и резинотехнической пром., в производстве изделий из пластмасс

10

КЭ 60-09 (50%)

Смазка в производстве оболочковых форм и стержней из термореактивных смол, для антиадгезионной обработки волокнистых материалов

11

КЭ 60-50 (50%)

Антиадгезионный состав для обработки металлических пресс-форм в производстве автопокрышек и производстве термопластов, в качестве антиадгезионного покрытия для диафрагм многоразового действия

12

КЭ 10-16 (50%)

Для силиконирования резиновых пробок для флаконов с антибиотиками

13

КЭ 20-03 (70%)

Как антиадгезив в пр-ве РТИ, на ЖБИ при изготовлении потолочных плит

Масла и смазки

Пластичная смазка ЦИАТИМ-221 – на основе полиэтилсилоксановой жидкости. Температурный диапазон эксплуатации от -60 до +150оС (кратковременно до +180оС). Смазка нерастворима в воде, химически стойка и инертна по отношению к резинам и другим полимерным материалам. Смазка хорошо зарекомендовала себя в подшипниках качения, а также широко используется в парах трения резина-металл для смазывания резиновых уплотнений пневмоцилиндров. Ее широко применяют в агрегатных подшипниках летательных аппаратов различных типов. Смазка успешно используется в подшипниках авиационных электромашин, приборных подшипниках и малонагруженных редукторах. Как приборную смазку ее можно использовать при атмосферном давлении и в вакууме.

Пластичная смазка ОКБ-122-7 – на основе полиэтилсилоксановой жидкости Температурный диапазон применения от -60 до +120оС. Смазка характеризуется высокой водостойкостью, коллоидной и химической стабильностью, а также хорошими защитными свойствами. Смазка получила широкое распространение в качестве многоцелевой приборной смазки для авиационных и др. электромашин, точных механизмов, прецизионных подшипников и т.д.

Масла 132-08, 132-20 -
на основе композиции полиэтилсилоксановой с минеральными маслами. Используются в качестве низкотемпературных приборных масел.