Силиконовое масло: состав, свойства, применение

За последнее столетие человечество сделало огромный рывок в своем технологическом и техническом развитии. Ученые создали множество таких материалов, которые в природе не встречаются.

К числу синтезированных материалов относятся силиконы, на базе которых изготавливаются такие востребованные продукты как силиконовые масла.

Что такое силиконы и силиконовые масла?

Появлением термина "silicone" мы обязаны английскому ученому-химику Фредерику Киппингу. В 1901 году он предложил таким образом называть полидифенилсилоксан. Сейчас к силиконам относится целый класс кремнийорганических соединений (от названия кремния – Silicium).

Силиконы состоят из цепочек молекул разной длины, состоящих из неорганических групп "...Si-O-Si-O..." и органических радикалов, связанных с кремнием.

В зависимости от вида органических радикалов, их молекулярного веса, длины цепочки, структуры, силиконовые составы могут находиться в форме жидкостей, резин, пластмасс, лаков.

Далее рассмотрим свойства и области применения силиконовых масел – кремнийорганических полимерных жидкостей, которые по-научному называют олигоорганосилоксанами, или полиорганосилоксанами. В качестве органических групп в них выступают радикалы CH₃, C₂H₅, C₆H₅ и другие.

Свойства силиконового масла

Силиконовые масла – химически инертные жидкости без цвета и запаха с отличными гидрофобными свойствами. В качестве растворителей для них используют спирты или ароматические углеводороды.

В отличие от других материалов, силиконовые масла образуют на поверхностях прочную пленку, устойчивую к воздействию большинства агрессивных сред. Эта пленка отделяет смазанную деталь от других сред, отталкивает воду и пыль.

Масла на основе кремнийорганических соединений обладают набором следующих эксплуатационных свойств:

• Широкий диапазон рабочих температур (до +200...+250 °C)
• Стабильная вязкость
• Совместимость с большинством конструкционных материалов
• Высокие диэлектрические свойства
• Нетоксичность
• Низкий коэффициент поверхностного натяжения (высокая смачивающая способность)
• Низкое давление насыщенных паров
• Невоспламеняемость
• Высокая сжимаемость

Набор качеств силиконовых масел является уникальным, не характерным для каких-либо других групп материалов. Благодаря возможности легкого синтеза силиконовые масла с заданными свойствами стали необычайно популярными и востребованными в самых разных отраслях промышленности.

Разновидности силиконовых масел

ПМС (полиметилсилоксаны)

Наиболее популярные в промышленности силиконовые масла, содержащие диметильные группы. Название этих материалов включает в себя также цифровое обозначение вязкости, которая может варьироваться в пределах 0,65...2 500 000 мм²/с.

Полиметилсилоксаны обладают отличными диэлектрическими свойствами. Показатель их электрической прочности составляет 20 МВ/м. Материалы с вязкостью более 50 мм²/с практически не испаряются.

ПМС имеют чрезвычайно низкую теплоемкость, но хорошо проводят тепло. Маловязкие масла растворяются в ацетоне, этиленгликоле, этиловом и метиловом спиртах, ксилене, эфире, метил-этил-кетоне, метиленхлоридах и хлорофторуглеродах.

ПЭС (полиэтилсилоксаны)

Еще одна разновидность олигоорганосилоксанов, широко распространенная в промышленности. Масла ПЭС, в отличие от ПМС, содержат вместо диметильных групп этиловые радикалы.

Эти жидкости, по сравнению с ПМС, обладают улучшенными смазывающими свойствами и низкотемпературными характеристиками, совместимостью с минеральными маслами. Однако их термостойкость ниже. Полиэтилсилоксаны отличаются более выраженной зависимостью между вязкостью и температурой.

ПФМС (полиметилфенилсилоксаны)

Масла этой марки имеют более сложную структуру молекул: помимо диметиловых групп, содержат фениловые радикалы.

Материалы ПФМС характеризуются малой испаряемостью, повышенной термостабильностью, хорошей смазывающей способностью. Они являются хорошими диэлектриками и работают в диапазоне температур от -60 до +250 °C.

Ярким примером силиконовых масел на основе ПФМС являются EFELE SO-704 и EFELE SO-705. Они оптимально подходят для использования в ультравысоковакуумных насосах, электронике, металлургии, полимерной промышленности.

Обе жидкости устойчивы к окислению, химически инертны, имеют низкое давление насыщенных паров при комнатной температуре. Они содержат малое количество легколетучих фракций и не меняют свойства в разных условиях эксплуатации, а также имеют долгий срок службы.

Кроме этого, силиконовые масла EFELE могут быть использованы в качестве трансмиссионных жидкостей в высокотемпературных ходовых устройствах и инструментах.

EFELE SO-705 отличается от EFELE SO-704 более высоким содержанием фенильных групп. Это придает этому материалу лучшую термостойкость и более низкое давление насыщенных паров.

Области применения силиконовых масел

Область применения силиконовых масел определяется совокупностью их физических и химических свойств.

Благодаря высокой текучести они хорошо проникают в узкие зазоры и эффективны при обслуживании цепных передач. Масла на основе силикона используются для восстановления эластичности и предотвращения старения резиновых уплотнений.

В нефтегазовой промышленности силиконовые жидкости применяются применяются в качестве пеногасителей, а также рабочих средств для гидрокомпенсаторов приборов исследования скважин.

В автомобилях силиконовые масла устраняют скрипы, вытесняют влагу, защищают металлические детали от коррозии, предупреждают примерзание и высыхание резиновых уплотнителей.

Масла разных типов имеют свои наиболее типичные области применения.

Жидкости ПМС используются в качестве:

• Трансформаторных масел
• Разделительные жидкостей в экструдерах и пресс-формах
• Смазки для ленточных конвейеров, в том числе на пищевых производствах (в этом случае масла должны иметь специальный допуск)
• Составляющих компонентов пеногасителей и других поверхностно-активных веществ
• Рабочих сред в гидравлических системах, трансмиссиях
• Тормозных жидкостей
• Демпфирующих жидкостей
• Теплоносителей в теплообменных аппаратах
• Компонентов для изготовления красок, клеевых и герметизирующих составов, покрытий
• Компонентов для производства оптического волокна, оптических и акустических устройств
• Водоотталкивающей пропитки для тканей

Масла марки ПЭС применяются в качестве:

• Базовых жидкостей для масел и пластичных смазок
• Рабочих жидкостей гидросистем
• Охлаждающих жидкостей при температурах -70…+150 °C
• Теплоносителей в открытых системах при рабочих температурах до +150…+200 °C, а в герметичных – до +180…+250 °C
• Антиадгезионных смазок
• Модификаторов, пластификаторов при производстве пластмасс, стеклопластиков, резинотехнических изделий
• Компонентов парфюмерной продукции

Масла типа ПФМС используются:

• В качестве рабочих сред в диффузионных насосах
• В теплоносителях
• В качестве диэлектриков
• В качестве базовых компонентов масел и смазок
• В газожидкостной хроматографии в качестве неподвижных фаз

Благодаря уникальным свойствам и универсальности силиконовые масла используются для производства или являются ключевыми компонентами самых современных продуктов. Возможность изменения структуры и состава, параметров образуемого полимерного слоя таких масел открывает неограниченные возможности при решении большого количества задач.