Сделай Сам Свою Работу на 5

Кремнийорганические смолы и лаки





ВОЗМОЖНОСТИ РАЗВИТИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ФЕНИЛСИЛОКСАНОВЫХ СМОЛ.

Информация, приведенная в настоящем докладе получена в результате многолетних НИОКР большого коллектива сотрудников ГНИИХТЭОС (г.Москва, Россия) –

Структура потребления (производства) силиконов приведена на слайде

2010год производство кремнийорганических смол более 100 000 тн

Смолы: - полиметилсилоксановые

- полифенилсилоксановые

- полиметилфенилсилоксановые

Жесткость и эластичность пространственно-сшитых полиорганосилаксанов зависит от числа мостиковых силоксановых и других видов связей между цепями молекул. Одним из основных способов получения поперечных связей является введение в цепь три- и тетра-функциональных фрагментов, образуемых органотрихлор(алкокси)силанами или тетрахлор(алкокси)силанами в процессе гидролитической конденсации смеси мономеров

В зависимости от способа гидролитической конденсации (в присутствии акцептора HCl или без него, гетерофункциональная или гомофункциональная конденсация и т.п.), а также от типа мономеров образующиеся органосилоксаны могут быть обогащены ОН-группами или алкокси-группами у атомов Si, или одновременно теми и другими:



Строение олигоорганосилоксанов определяет их совместимость с органическими полимерами или олигомерами. Например, наличие алкокси-групп обусловливает хорошую совместимость с алкидными, карбамидно-формальдегидными и эпоксидными полимерами; олигоорганосилоксаны, обогащенные ОН-группами, хорошо совмещаются с некоторыми полиэфирами, полиакрилатами, а также с эфирами целлюлозы. Упомянутое особенности молекулярной структуры определяют чрезвычайно широкие возможности для регулирования свойств олигоорганосилоксанов и их использование.

Превращение промежуточных олигоорганосилоксанов с указанными особенностями строения в полимеры, пространственно-сшитые по функциональным группам, дает возможность использовать их для практических целей, например покрытий, лаков, связующих и т.п.

В России полиорганосилоксаны впервые появились в 40х годах прошлого века в виде полиэтилсилоксановых лаков, полученных гидролизом этилэтоксисиланов, синтезированных методом Гриньяра.



Создание производства полиэтилсилоксановых лаков позволило решить ряд проблем, связанных с эксплуатацией машин и механизмов при повышенных температурах.

В дальнейшем в России было создано производство фенилхлорсиланов и метилхлорсиланов и на их базе организован выпуск целой гаммы полиорганосилаксанов, в том числе кремнийорганических лаков различного назначения, кремнийорганических жидкостей и эластомеров.

Основным недостатком процесса синтеза кремнийорганических лаков на базе органохлорсиланов является получение в качестве побочного продукта гидролиза ~ 20% соляной кислоты. Переработка и утилизация подобного побочного продукта требует значительных людских и финансовых затрат. В этом процессе стадия гидролиза – непрерывная; остальные стадии – периодические.

Учитывая важность проблемы охраны окружающей среды в 80-90 года прошлого столетия был разработан процесс получения кремнийорганических лаков гидролизом органохлорсиланов с выделение газообразного хлористого водорода, который направляется на синтез хлористого метила - сырья для производства метилхлорсиланов. В данном процессе стадии гидролизата, отмывки от кислых примесей и отгонки растворителя являются непрерывными и только стадия конденсации – периодическая. Используя оригинальные решения, удалось более чем в 10 раз сократить количество сточных вод.

Практически одновременно был разработан способ получения кремийорганических лаков гидролизом органоэтоксисиланов.

В этом процессе стадии этерификации, гидролиза, отмывки и отгонки растворителя – непрерывные.



Использование органоэтоксисиланов в процессе гидролиза позволило практически исключить образование сточных вод и стабильно получать продукты высокого качества.Побочные продукты – легколетучие фракции,содержащие спирт и толуол, направляют на регенерацию и возвращают в процесс.

Кремнийорганические смолы и лаки

1. По химическому составу полиорганосилоксановые смолы и лаки (растворы смол в органических растворителях) делятся на:

- алкилсилоксановые (в основном метилсилоксановые);

- арилсилоксановые (в основном фенилсилоксановые);

- алкил, арилсилоксановые (в основном метилфенилсилоксановые).

По назначению смолы и лаки на их основе делятся на:

- атмосферостойкие;

- электроизоляционные;

- термостойкие.

2. Кремнийорганические смолы.

Для полиметилсилоксановых смол характерна высокая термостойкость (250°С и выше) и дугостойкость. При значительном повышении температуры или при действии электрической дуги (или искрового разряда) эти смолы не выделяют углерода, а окисляются с поверхности до двуокиси кремния, которая является диэлектриком.

Существенный недостаток их – плохая совместимость с органическими полимерами и другими кремнийорганическими смолами.

Полиарилосилоксановые смолы стойки к окислению до 350°С. Они представляют собой плавкие и хрупкие смолы, которые после продолжительного нагревания переходят в неплавкие и нерастворимое состояние.

3. Кремнийорганические лаки.

Кремнийорганические лаки (50-60% растворы полиорганосилоксановых смол в органических растворителях) применяют в качестве основы лакокрасочных покрытий, в качестве электроизоляционных материалов, а также в качестве связующих при изготовлении теплостойких прессматериалов.

3.1. Атмосферостойкие лаки.

В принципе, все кремнийорганические лаки устойчивы к действию атмосферных факторов (дождь, снег, большие перепады температур и т.п.). Однако, в качестве атмосферостойких покрытий строительных конструкций и материалов чаще всего используют лаки на основе метилсилоксановой смолы.

Чистые фенилсилоксановые лаки, как правило, на воздухе отверждаются плохо или совсем не отверждаются. Для устранения этого недостатка кремнийорганические лаки модифицируют органическими смолами или другими высокомолекулярными соединениями. Сочетание кремнийорганических лаков с органическими модификаторами позволяет снизить время и температуру отверждения покрытий и повысить их механические и адгезионные свойства. Долговечность этих покрытий определяется и обеспечивается высокой химической стойкостью кремнийорганического компонента, а также высокой адгезией к защищаемым поверхностям за счет присутствия органического модификатора.

3.2. Электроизоляционные лаки.

Высокие электроизоляционные свойства, работоспособность в условиях глубокого вакуума и радиации, повышенной влажности, тропического климата и химических воздействий. а также стойкость к вибрации, механическим и тепловым ударам определили широкое распространение кремнийорганических смол и лаков в электро- и радиотехнике, а также радиоэлектронных устройствах.

Кремнийорганические смолы и лаки для электрической изоляции обеспечивают надежную работу изделий при увеличении мощности машин без увеличения их габаритов или позволяют уменьшить размеры изделий при сохранении их мощности и надежности.

Кремнийорганические материалы используют при изготовлении двигателей судовых механизмов, тяговых двигателей магистральных электровозов, тяжелой транспортной техники, эксплуатирующейся в экстремальных условиях и т. п.

По своему назначению электротехнические кремнийорганические лаки можно разделить на:

- пропиточне

- клеящие

- покровные

Области применения пропиточных лаков горячей сушки:

- Пропитка обмоток электрических машин и трансформаторов и аппаратов тропического и маслостойкого исполнения

- Изготовление стеклоткани горячей и холодной сушки

- Изготовление липкой электроизоляционной стеклоленты

Рабочий диапазон температур кремнийорганических лаков электротехнического назначения от минус 60°С до плюс 200-250°С.

Кремнийорганические лаки могут использоваться в качестве связующих при изготовлении пресс-материалов.

Кремнийорганические связующие и пресс-материалы на их основе обеспечивают создание электротехнических и других изделий для объектов авиации, автомобиле- и судостроения, электроэнергетики др. (корпусные конструкции сложной формы, наземные, морские и воздушные транспортные средства, работающие в условиях больших нагрузок и температур).

Клеящие лаки служат для получения композиционных материалов и склеивания разнородных подложек.

Области применения покровных лаков:

- Лакирование электротехнической стали

- Изготовление теплостойких и маслостойких покровных электроизоляционных эмалей

- Покрытие эмальпроводов и проводов со стекловолокнистой изоляцией

- Защита (р-n)-переходов в полупроводниковых приборах

- Герметизация изделий

- Защитные покрытия для металлов.

3.3. Термостойкие и антикоррозионные лакокрасочные покрытия.

Из широко применяемых в настоящее время пленкообразующих полиорганосилоксановые лаки обладают наибольшей термостойкостью. Несмотря на то, что полиорганосилоксановые лаки уступают по защитным свойствам таким пленкообразующим, как виниловые, полиуретановые, эпоксидные, они значительно превосходят их по термостойкости, обладают высокими электроизоляционными свойствами, водостойкостью, стойкостью к действию низких температур и рядом других ценных свойств. Поэтому лакокрасочные покрытия на основе полиорганосилоксановых лаков в настоящее время являются наиболее перспективной группой термостойких защитных покрытий, способных противостоять действию температур от минус 60-70°С до плюс 200-600°С.

Изменяя природу органических радикалов и отношение R:Si, можно получать от эластичных до твердых покрытий. СН3-группа в полиорганосилоксанах придает смолам атмосферостойкость и гидрофобность. Ненаполненные полиметилсилоксановые лаки применяют в первую очередь в качестве антиадгезионных лаков и гидрофобных покрытий.

При введении в полиорганосилоксаны фенильной группы повышаются термостойкость, твердость, способность к пигментированию и совместимость с органическими смолами, но уменьшается эластичность покрытия.

В лакокрасочной промышленности наибольшее применение нашли полиметилфенилсилоксановые лаки, отличающиеся хорошей термостойкостью и хорошей эластичностью. Применение полиорганосилоксановых лаков для производства термостойких кремнийорганических эмалей облегчается тем, что лаки представляют собой низковязкие концентрированные растворы полимеров, хорошо смачивающие пигменты и наполнители.

Отличительными свойствами полиорганосилаксановых лаков и покрытий на их основе является термическая стабильность пленки. Лаковые покрытия на основе полиорганосилоксанов выдерживают действие высоких температур, превосходя в этом отношение большинство других полимеров. Это видно из данных по потере массы покрытий (в %) на основе различных полимеров после термостарения в течение 24 часов при температуре 350°С.

Полидиметилфенилсилоксан - 32,8

Полиимид - 94,3

Эпоксидная смола - 93,1

Феноло-формальдегидная смола - 68,0

В настоящее время разработаны термостойкие покрытия на основе немодифицированных полиметилфенлсилоксанов, которые выдерживают температуры до 600-700°С.

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.