Силико́ны (полиорганосилоксаны) — кислородосодержащиевысокомолекулярныекремнийорганические соединения с химической формулой [R2SiO]n,
где R = органическая группа (метильная, этильная или фенильная). Сейчас
этого определения придерживаются уже крайне редко, и в "силиконы"
сгребаются также олигорганосилоксаны (например силиконовые масла типа
ПМС, гидрофобизаторы типа ГКЖ или низкомолекулярные каучуки типа СКТН)
и даже кремнийорганические мономеры (различные силаны), стирая различия
между понятиями "силиконы" и "кремнийорганика".
Силиконы имеют строение в виде основной неорганической
кремний-кислородной цепи (...-Si-O-Si-O-Si-O-...) с присоединенными к
ней боковыми органическими группами, которые крепятся к атомам кремния.
В некоторых случаях боковые органические группы могут соединять вместе
две или более кремнийорганических цепей. Варьируя длину основной
кремнийорганической цепи, боковые группы и перекрестные связи, можно
синтезировать силиконы с разными свойствами.
Силиконы делятся на три группы, в зависимости от молекулярного веса,
степени сшивки, вида и количества органических групп у атомов кремния:
"Силиконовые жидкости" - менее 3000 силоксановых звеньев.
"Силиконовые эластомеры" - от 3000 до 10000 силоксановых звеньев.
"Силиконовые смолы" - более 10000 силоксановых звеньев и высокая степень сшивки.
Силиконы получают из хлорсиланов, тетраэтоксисилана и т. п. В случае полидиметилсилоксана (ПДМС, или PDMS) исходным материалом является диметилдихлорсилан, который реагирует с водой по следующей схеме:
n [Si(CH3)2Cl2] + n [H2O] → [Si(CH3)2O]n + 2n HCl
В процессе поликонденсации выделяется опасный хлороводород. Для
медицинских целей был разработан процесс, в котором атомы хлора в
исходном хлорсилане замещены на ацетатные группы. Таким образом, в
процессе образуется нетоксичная уксусная кислота. Недостатком является
то, что в этом случае процесс протекает значительно медленнее.
Замещенные силановые прекурсоры с большим количеством
кислотообразующих групп и меньшим количеством алкильных групп, таких
как метилтрихлорсилан, могут использоваться для ввода разветвлений
и/или поперечных сшивок в полимерных цепях. В идеальном случае каждая
молекула такого соединения станет точкой разветвления. Это используется
в производстве твердых силиконовых резин. Аналогично, прекурсоры с
тремя метильными группами могут использоваться для ограничения
молекулярного веса, поскольку каждая такая молекула реагирует с одним
реакционным центром и, таким образом, образует конец силиконовой
цепочки.
Современные силиконовые резины производятся из тетраэтоксисилана, который реагирует более мягко и контролируемо чем хлорсиланы.
Силикон нашел широкое применение в строительстве и в быту. Силиконы
обладают рядом уникальных качеств в комбинациях, отсутствующих у любых
других известных веществ: способности увеличивать или уменьшать адгезию,
придавать гидрофобность, работать и сохранять свойства при
экстремальных и быстроменяющихся температурах или повышенной влажности,
диэлектрические свойства, биоинертность, химическая инертность,
эластичность, долговечность, экологичность. Это обуславливает их
высокую востребованность в разных областях.
Силиконовые жидкости и их эмульсии широко применяются в качестве или в основе: