23. Силиконовый каучук

Этот вид каучука получают из органических веществ, содержащих кремний, так называемых кремнийорганических соединений. Подобно тому как углерод составляет основу всего животного и растительного мира, кремний - его аналог - является основным элементом минералов и горных пород.

Подобно углероду, кремний способен давать высокомолекулярные соединения. Именно такими соединениями являются двуокись кремния и природные силикаты - соли кремниевых кислот.

Принципиальное различие в строении высокомолекулярных соединений углерода и кремния состоит только в том, что атомы углерода в макромолекулах бывают непосредственно соединены друг с другом , а атомы кремния соединяются посредством атомов кислорода:

Двуокись кремния, состав которой мы ранее изображали формулой SiO₂, в действительности имеет такое строение:

Зная строение двуокиси кремния, становится понятным, почему она так резко отличается по свойствам от двуокиси углерода СO₂, молекулы которой состоят всего из трех атомов (двуокись кремния - вещество твердое, очень тугоплавкое; двуокись углерода - вещество газообразное).

Силиконовый каучук сочетает в себе строение углеродистых и кремниевых высокомолекулярных соединений. Получается он из кремнийорганических соединений общей формулы , где R - углеводородные радикалы, например -СH₃,-C₂H₅.. Как вещества с двумя функциональными группами в молекуле, такие органические производные кремния могут вступать в реакцию поликонденсации:

Образуется высокомолекулярное соединение линейного строения, сочетающее в себе свойство эластичности органических полимеров с высокой теплостойкостью неорганических высокомолекулярных веществ. При обычных температурах силиконовый каучук уступает органическим каучукам по прочности и эластичности. Однако он сохраняет эти свойства и при низких температурах до минус 70°С и при высоких температурах до плюс 400° С, при 250° С он может исправно служить длительное время. Подобных свойств мы не встречаем у чисто органических каучуков. Силиконовый каучук применяется поэтому для изготовления резиновых изделий, прокладок, электроизоляционных материалов, используемых в условиях низких и высоких температур.

Из кремнийорганических соединений синтезируют не только каучук. Из них получают также пластмассы и волокна для использования их там, где другие синтетические материалы оказываются непригодными по температурным условиям. Из них готовят смазочные материалы, которые в отличие от нефтяных масел хорошо сохраняют необходимую вязкость и в условиях Арктики и в условиях тропической жары.

Кремнийорганические соединения широко используются для нанесения на предметы тончайших водонепроницаемых пленок. Такие пленки, не видимые глазом, надежно предохраняют металлические изделия от коррозии, обеспечивают долговечность книг и рукописей, делают ткани и кожу водонепроницаемыми, оставляя их воздухопроницаемыми, и т. д.

На Примере кремнийорганических соединений мы видим, что совмещение свойств органических и неорганических веществ приводит к появлению новых качеств, прежде всего высокой стойкости к нагреванию. Превосходя обычные материалы по всем показателям, oсинтетические материалы до сих пор не могли соревноваться лишь в одном свойстве с металлами - с их термической устойчивостью. Кремнийорганические материалы, превосходя по устойчивости к нагреванию органические вещества, несколько приближаются в этом отношении к металлам. Можно надеяться, что на пути дальнейшего "совмещения" органических и неорганических веществ при включении в высокомолекулярные вещества других химических элементов удастся преодолеть недостаток современных полимеров - низкую термическую устойчивость. Тогда области применения синтетических материалов еще более расширятся и процесс замены ими естественных материалов пойдет интенсивнее.

Вопросы и упражнения

73. Чем объясняется высокая теплостойкость силиконового каучука?

74. Из кремнийорганических соединений типа получают пластмассы пространственной структуры. Составьте уравнение реакции поликонденсации, ведущей к образованию вещества такой структуры.