14.3.3.3. Водород-кислородные соединения кремния

С и л о к с а н ы

Водород-кислородные соединения кремния получают гидролизом галогензамещенных силанов. В них атомы кремния связаны между собой через кислородный мостик —Si—О—Si—. Такие соединения называются силоксанами. Простейшим представителем этого класса соединений является дисилоксан (SiH₃)₂O, который образуется при взаимодействии монобромсилана с водой:

2SiH₃Br + Н₂О = 2НВr + (SiH₃)₂O.

Дисилоксан - бесцветный газ без запаха, Т_ПЛ = -144⁰С, Т_КИП = -15⁰С. На воздухе он не самовоспламеняется, но при поджигании горит с образованием белого дыма SiO₂. Без доступа кислорода при комнатной температуре сохраняется без изменений. Щелочами быстро разрушается:

(SiH₃)₂O + 4NaOH + Н₂О = 2Na₂SiO₃ + 3Н₂↑.

Примером более сложного силоксана может служить полисилоксан - продукт гидролиза силикохлороформа:

2SiHCl₃ + 6Н₂О = 6НСl + 2HSi(OH)₃ = 6HCl + 3Н₂О + H₂Si₂O₃.

Полисилоксан (Н₂Si₂О₃)_n - белое твердое вещество, структура которого слагается из соединенных связями Si-Si колец, образованных группами SiH и атомами кислорода. Известен ряд галогенопроизводных силикосанов и продуктов замещения в них водорода на органические радикалы. Получены аналогичные силоксанам соединения - силазаны, в которых место кислорода занимают группы NH.

К р е м н и й о р г а н и ч е с к и е с о е д и н е н и я

Высокомолекулярные кремнийорганические соединения, называемые силиконами, содержат группы —Si—R, связанные между собой атомами кислорода (R - углеводородный радикал). Линейные полимеры построены из цепей —SiR₂—О—SiR₂—О—.

Можно получить соединения с различной степенью разветвления цепей, кольцевые структуры, а также структуры, имеющие связанные между собой слои, образующие сетки.

Простейший силикон (гексаметилдисилоксан) можно получить гидролизом триметилхлорсилана:

2(CH₃)₃SiCl + Н₂О = (CH₃)₃Si—О—Si(CH₃)₃ + 2HCl.

Силиконы с небольшим числом атомов кремния в цепи (или чаще в кольце) являются прозрачными легкоподвижными жидкостями. Силиконы с большей длиной цепи —SiR₂—О—SiR₂—О— представляют собой либо маслянистые жидкости, либо пастообразные вещества и даже каучукоподобные материалы. Все силиконы устойчивы к нагреванию, окислению и химическому воздействию.

Выпускаемый промышленностью полимер «силикон» обычно содержит метильный радикал СН₃. Заменяя радикал, можно варьировать свойства силиконов. Силиконы применяют в качестве изоляционного материала, как прозрачные, защищающие от влаги покрытия. Некоторые из них обладают свойствами превосходного смазочного материала, вязкость которого лишь незначительно уменьшается с повышением температуры. Силиконовые смазочные масла могут работать в широком температурном интервале: от -50 до +200⁰С.

Для структуры силиконовых смол характерны трехмерные сетки. Из силиконовых смол готовят стеклотекстилат - слоистый пластик со стеклотканью, стеклолакоткани и др. Некоторые силиконы очень пластичны (силиконовые каучуки). В отличие от натуральных каучуков они способны сохранять эластичность до -60⁰С.