Кремнийорганические жидкости
ПОЛИМЕТИЛСИЛОКСА НОВЫЕ 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 – 310 385 – 415 |
> 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:
R[М2SiO]nSiO[МФSiO] mSiR, где R=(СН3)3 или СН3(С6Н5)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 |
|
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, мм2/с I 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.