Silikoni

Silikona hermētiķis

Silikoni (no angļu: silicone) ir mākslīgi iegūti silīcijorganiskie savienojumi. Šaurākā nozīmē silikoni ir skābekli saturoši silīcijorganiski polimēri ar vispārīgo formulu [R₂SiO]_n, kur R ir kāda organiska grupa, piemēram, metilgrupa vai fenilgrupa. Plašākā nozīmē par silikoniem sauc arī citus lielmolekulāros organosiloksānus, kuri ir galvenā silikoneļļas vai silikongumijas sastāvdaļa. Dažkārt pie tiem pieskaita arī citus silīcija savienojumus, piemēram, silānus.

Vienkāršākā silikona - polidimetilsiloksāna - formula

Molekulu uzbūve

Silikonu polimēru molekulu pamatā ir ķēde no silīcija un skābekļa atomiem …−Si−O−Si−O−Si−O−…. Pie silīcija atomiem pievienojušās organiskas sānu grupas, turklāt dažreiz šīs sānu grupas var savā starpā savienot divas vai vairākas pamatķēdes. Mainot galvenās ķēdes garumu, sāngrupu tipu un saišu skaitu starp ķēdēm, var iegūt silikonus ar daudzveidīgām īpašībām. Silikoni, kuru molekulās ir mazāk kā 3000 siloksāna posmu, parasti ir šķidrumi. Ja posmu skaits lielāks par 10 000 un daudz saišu starp ķēdēm - sveķveidīgas vai gumijveidīgas vielas.

Iegūšana

Silikona iegūšana, polimerizējot ciklotetradimetilsiloksānu

Silikonus iegūst, izmantojot polimēru sintēzes standartmetodes - polimerizāciju un polikondensāciju. Izplatīta metode ir dihlorsilānu, diaminosilānu vai citu divaizvietotu silānu (pārējās grupas šādās molekulās ir alkilgrupas vai vienkārši ūdeņradis) hidrolītiska polikondensācija. Aizvietotāju hidrolīzes rezultātā veidojas nestabili silanoli (silīcijorganiskie spirtu analogi), kas oligomerizējas, veidojot ciklosiloksānus:

R₂SiX₂ 2H₂O → R₂Si(OH)₂ 2HX

nR₂Si(OH)₂ → (R₂Si-O)_n H₂O

Vislabāk šīs reakcijas notiek ar dihlorsilāniem, taču tad izdalās hlorūdeņradis, kas nav pieļaujams medicīniskas nozīmes polimēru sintēzē. Izmantojot diacetoksisilānus, veidojas etiķskābe, kas nav toksiska. Lai iegūtu lielmolekulārus silikonkaučukus, pielieto ciklosiloksānu jonu polimerizāciju.

Lai iegūtu sazarotus polimērus ar savstarpēji saistītām ķēdēm (silikongumijas), izmanto izejvielas ar lielāku hidrolizējamo grupu saturu un mazāku alkilgrupu skaitu (metiltrihlorsilānu). Savukārt izejvielas ar trim alkilgrupām molekulā nodrošina īsāku polimēru ķēžu iegūšanu un šķidrākus produktus, jo katra tādas izejvielas molekula "aprauj" polimēra ķēdīti.

Mūsdienīgās silikongumijas iegūst no tetraetoksisilāna, kura reakcijas ir vieglāk kontrolējamas.

Izmantošana

Silikonus to daudzveidīgo īpašību dēļ plaši izmanto celtniecībā un sadzīvē. Tiem piemīt labas dielektriskas īpašības, ilgmūžība, ķīmiskais un bioloģiskais inertums, elastība, ekoloģiskums; silikoni saglabā tās ekstremālās temperatūrās un paaugstinātā mitrumā.

Šķidros silikonus un tos saturošas kompozīcijas lieto kā smērvielas, eļļas, hidrofobus šķidrumus, amortizējošus materiālus, siltum- un aukstumnesējus, hermetizējošus un dielektriskus sastāvus. Silikona elastomērus (kaučukveidīgas vielas) lieto kā hermētiķus un silikona gumiju un kompaundu iegūšanai. Silikona sveķus iekļauj silikona-alkīdu, silikona-poliesteru un citu kopolimēru sastāvā, lai iegūtu izturīgus, elektroizolējošus un hidrofobus pārklājumus. No silikona materiāliem izgatavo dažādas blīves un pārklājumus, kas izturīgi pret aukstumu, karstumu, agresīviem ķīmiskiem reaģentiem. Silikona izstrādājumi ir izturīgi pret radiāciju un UV starojumu. Tā kā silikoni nav indīgi un ir fizioloģiski inerti, tie atrod pielietojumu medicīnā.

Literatūra

• O. Neilands. Organiskā ķīmija. R:, Zvaigzne, 1977, 254. lpp.