Лекція 29. Кремнійорганічні сполуки

З’єднання відносяться до класу елемент – органічних сполук і являються серед них клей – більше поширеним і володіють найбільш цінними властивостями. Вони відносяться до групи полімерів, в головному ланцюзі макромолекул яких чергуються атоми кремнію і кисню, а вуглець входить в склад груп, що обробляють головний ланцюг.

Кремнійорганічні з’єднання (в частному випадку поліорганосілаксани) володіють високою морозостійкістю і використовуються в виробництві лаків, каучуків, гуми, емалей, пропиточних матеріалів і піногасячих матеріалів . Вихідними (речовинами) матеріалами являються алкілхлоридаміни і заміщені ефіри ортокремнівої кислоти. Найбільше використання для їх одержання одержали метил-, етил-, фенілхлорсілани. Їх синтез здійснюється взаємодією алкін- і аріл- хлоридів з кремнієм в газовому середовищі в присутності каталізатора (Сu) при температурі 250 - 500C.

Карбофункціогальні алкілхлорсілани синтезуються по реакції гідроселірування – взаємодії простих кремнійорганічних сполук, що має зв'язок Si – H з негромізкими органічними сполуками.

Більшість органосілоксанів являють собою безбарвні рідини з різким запахом, які мають виділяти HCl. Заміщені ефіри ортокремнієвої кислоти являють собою продукти, які поряд з органічними радикалами містить алкоксі групи.

Одним з основних методів одержання заміщених ефірів являється реакція етерифікації алкілхлорсіланів, які являються хімічно інертними, прозорими, стійкими до нагрівання і окислення. Одержання різних поліорганосілоксанів проводиться піролізом алкілхлорсіланів. Одержують циклічні з’єднання, які перетворюються в лінійні продукти. При нагріванні з активованою глиною при температурі 90 - 120C, або додаванням концентрованої H₂SO₄ в залежності від природи використовуваних мономерів. Високомолекулярні органосілоксани одержують гідролізом і поліконденсацією діфункціональних з’єднань і каталітичною полімеризацією органоциклоксілоксанів.

Високомолекулярні сполуки одержують з чистих вихідних мономерів, що являють собою еластомери. Найбільше поширення одержав поліметилсілоксановий полімер (ПМКС).

Схема одержання органосилаксанів

Поліорганосилаксани одержують гідролізом суміші органохлорсиланів і наступної поліконденсації продуктів гідролізу.

Безперервний процес передбачає подачу суміші метил-3-хлорселана в толуолі, який поступає з мірника дозатора 1 в струмневий змішувач 2. В цей змішувач в певному співвідношенні подається дозована кількість H₂O, в присутності якої проходить согідроліз органохлорсілана. В колоні 3 завершується реакція согідролізу, а потім продукти реакції поступають в флорентійський посуд 4, де проходить розшарування продуктів гідролізу і HCl. В промивачі 5, 7 подукти согідролізу промиваються водою до рН= 5 – 6. В осудах 6,8 продукт відділяються від промивних вод і збирається з збірника 9.

Рис. 25. Схема одержання органосилаксанів: 1 – мірний дозатор; 2 – струменевий змішувач; 3 – колона; 4, 6, 8 – флорентійський посуд; 5, 7 – промивачі; 9 – збірник; 10 – відгінний пристрій; 11 – реактор.

В відгонному кубі 10, що являє собою центрифугу відгоняється толуол, а розчин поступає на конденсацію 3 секційного реактора 11. В верхній секції реактора проходить відгонка толуолу і додаткова очистка від нього і конденсація продуктів гідролізу. В другій секції (частині) реактора при t= 125 - 180C проводиться подальша конденсація. Температура вибирається в указаному діапазоні в залежності від марки одержуваного поліорганоселіксанового лаку. В даній схемі кінцевим продуктом являється органоселаксановий лак і тому його (поліорганосилаксан) розчиняють в розчиннику (етилцелюлозі).