чем растворяется силиконовое масло

Силиконовое масло: характеристики, свойства, применение

Технологии современного производства и развитие химической и косметической промышленности приводят к изготовлению продуктов, которые, казалось бы, несовместимы в способах применения.

Одним из таких удивительных веществ является силиконовое масло. Оно находит применение не только в различных отраслях промышленности, но и в косметологии.

Что такое силиконовое масло, состав

Силикон представляет собой кремнийорганические соединения. Название «силикон» для них было придумано Киппингом в Англии. Но это название не раскрывает химическое строение, а принято для идентификации веществ этого класса.

Названия, описывающие химические соединения Si-O-Si, таковы: полиорганосилоксаны (ПМС) и олигоорганосилоксаны (ПЭС). Они также отражают суть связей и количество кремниевых органических радикалов.

Олигомеры – это полимеры, имеющие сравнительно небольшую молекулярную массу, другими словами, небольшую длину молекул. К этому классу относятся кремнийорганические жидкости, к которым относятся и масла. Их можно отнести и к классу олигоорганосилоксанов, и к полиорганосилоксанам.

Состав силиконового масла представляется кремнийорганическими полимерами в виде цепочек с чередующимися атомами кремния и кислорода. Кроме того, они связаны с такими органическими радикалами, как C₂H₅, CH₃, C₆H₅ и иными.

Путем введения в цепи молекул разных органических групп возникает возможность изменения качеств и свойств полимеров в том направлении, которое требуется. Кремнийорганические полимеры, в зависимости от того, какой они имеют химический состав и структуру молекул, а также молекулярный вес, подразделяются на жидкости, лаки, эластомеры или каучуки и пластмассы.

Применение масла

Кремнийорганические жидкости, в том числе силиконовое масло, применяются для производства гидрофобного и антиадгезионного покрытия для ткани, бумаги и кожи.

В бытовой химии эти жидкости вводятся в составы мебельных, обувных политур и даже автомобильных. Они хорошо известны как строительные бытовые герметики.

В косметической промышленности кремнийорганические жидкости нашли применение благодаря инертным свойствам, отсутствию цвета, запаха и вкуса. Кроме того, они нетоксичны. Эти вещества не приводят к нарушению теплообмена кожной поверхности, не забивают ее и обладают способностью отдачи лекарственных ингредиентов. Эти жидкости широко используются, в том числе и силиконовое масло. Применение ему нашлось в кремах для бритья, лосьонах для кожи, лаках для волос, а губная помада в своем составе содержит около 5-10% масла.

В медицине широко применяются не только сами жидкости, но и произведенные на их основе изделия из кремнийорганической резины (всевозможные клапаны и сосуды).

Но более существенной сферой использования силиконовых жидкостей было и есть производство герметиков, различных покрытий, красок, клеев и прочего. Там, где применяется широкие диапазоны температур (-50…+300°C), а также требуются свойства гидрофобности, антиадгезии, диэлектрические, а также стойкость к климатическому воздействию, нашлось применение кремнийорганическим смолам, лакам, эмалям, пластмассам, клеям, каучукам, герметикам и компаундам.

Используется масло и в копировальной технике в виде фьюзерных силиконовых масел.

Свойства силиконового масла

Олигодиметилсилоксаны менее всего зависят от температуры по характеристикам вязкости.

Эти вещества выпускаются промышленностью с названием марки ПМС с добавлением цифрового индекса, который характеризует как раз величину вязкости. Она, как правило, находится в пределах от 0,65 до 2 500 000 мм2/с. Этот параметр зависит от показателя степени полимеризации.

Эти вещества имеют очень малую теплоёмкость, а также приемлемую теплопроводность. К примеру, у них этот показатель примерно в четыре раза ниже, чем у воды.

ПМС обладают очень малым коэффициентом поверхностного натяжения, то есть имеют отличные смачивающие свойства, они также гидрофобны.

К свойствам жидкостей малой вязкости относится и растворяемость в ацетоне, этиленгликоле, этаноле и метаноле. Но все-таки традиционными растворителями для силиконовых жидкостей являются метиленхлориды, хлорофтороуглероды, ксилен, эфир, метил-этил-кетон.

Силиконовые жидкости и силиконовое масло: характеристики

Наиболее нужными для производителя техническими характеристиками кремнийорганических жидкостей можно отметить следующие:

Производители, такие как Kyosho, Alpha, Nanda Racing, Himoto, Louise, HPI Racing, Traxxas, Team Orion применяют для производства современные методы, что позволяет на высоком уровне поддерживать качество своих марок.

Промышленное использование ПМС

ПМС могут использоваться в таком качестве:

Группа ПЭС

Другой широко распространённой разновидностью кремнийорганических жидкостей являются олигодиэтилсолоксаны. Они производятся под маркой ПЭС и отличаются от ПМС более низкими температурными характеристиками кипения и застывания.

Также у них значительно повышена зависимость вязкости от температурных показателей. Параметры теплопроводности и диэлектрические качества у них примерно одинаковы.

Применяют ПЭС в таком качестве:

Использование масла для ухода за волосами

Индустрией косметологии в настоящее время предлагается большое количество товаров с содержанием силиконовых масел. Многие к этим продуктам относятся с недоверием, но это не умаляет их положительных свойств. Силиконовые масла входят в состав не только средств по уходу за кожей, но и за волосами.

Силиконосодержащая косметика, вопреки распространенному мнению, не забивает поры, а быстро испаряется с поверхности кожи. Поэтому абсолютно безвредна для последней и для волос тоже.

Силиконовое масло для волос содержится в ополаскивателях, кондиционерах и бальзамах. Оно аккуратно исправляет слабую волосяную структуру, защищает кутикулу. Покрытые силиконовыми средствами волосы приобретают здоровый, ухоженный, блестящий вид и становятся гладкими, не пушатся.

Несмываемые сыворотки и лосьоны дают возможность полезным веществам свободно проникать в луковицу и питать волосы.

Токсикология кремнийорганических веществ

Кремнийорганические мономерные составы резко раздражают слизистые оболочки, в то время как кремнийорганические жидкости абсолютно нетоксичны. Это справедливо и для внутрибрюшного, и для подкожного попадания, а также в случаях местного применения. Исключение составляет гексаметилдисилоксан. Пары силиконовых жидкостей также не способны вызвать симптомы отравления, это доказано испытаниями, проводившимися ежедневным их воздействием в продолжение 10 дней.

Низкомолекулярные ПМС с низкой вязкостью проявляют раздражающее действие, если их ввести в желудок либо могут оказать острое ингаляционное воздействие. Но с увеличением параметра вязкости токсичные свойства этих продуктов падают. Жидкости с показателем вязкости от 50 мм 2 /с и больше уже не вызывают местного раздражения и токсического отравления.

Следует помнить, что обладающие в обычных условиях хорошей инертностью кремнийорганические жидкости при воздействии высоких температур или нагревании выделяют вредные летучие вещества.

Источник

Чем растворяется силиконовое масло

Силиконовое масло используется в некоторых моделях копировальных аппаратов для смачивания валов, закрепляющих изображение. Это предотвращает налипание тонера на вал нагрева и вал прижима, но усложняет конструкцию фьюзера и доставляет дополнительные хлопоты сервисным инженерам.

В принципе, если судить по сервисной документации, разработчиками копировальной техники силиконовое масло используется только для создания антиадгезионной плёнки на поверхности валов узлов закрепления и никогда не применяется в качестве смазки. В то же время, у нас в России сервисные инженеры смазывают им нагревательные элементы при замене термоплёнок, а кроме того, пробуют смазывать направляющие кареток печатающих головок или оптики, различные механизмы, оси, шестерни и т.п.

Каждая фирма – Canon, Xerox, Ricoh – поставляет свои силиконовые масла, разные марки для разных моделей, при этом часто указывается, что в данной конкретной модели допускается использовать только строго определённое масло.

Таким образом, возникают следующие вопросы:

 что такое силиконовое масло;
 чем отличаются разные марки силиконового масла;
 в каких случаях можно применять это масло.

Мы обратились в Институт органического синтеза УРО РАН, где, как оказалось, как раз занимаются этими веществами, и получили от них информацию о том, что такое силиконовое масло, и вообще кремнийорганические соединения.

Оказалось, что это очень интересный класс продуктов, которые применяются в самых разных областях от медицины до строительства. Хотя не вся приводимая информация имеет к нашим вопросам непосредственное отношение, мы всё же решили описать хотя бы вкратце то, что узнали о силиконах.

Кремнийорганические продукты

Термин «силикон» для кремнийорганических соединений был предложен англичанином Киппингом. Для соединений, содержащих связь Si-O по аналогии с кетонами, этот термин не определяет химического строения вещества, а лишь принят для удобства названия этого класса соединений. Химическое же название веществ, содержащих связи Si-O-Si и соответствующее число органических радикалов у кремния – олигоорганосилоксаны или полиорганосилоксаны.

Поясним термины: олигомерами называются полимеры сравнительно небольшой молекулярной массы, то есть с небольшой длиной молекул. Поэтому, строго говоря, кремнийорганические жидкости, к которым относится силиконовые масла, называются олигоорганосилоксанами, хотя допустимо также использование приставки «поли».

Кремнийорганические полимеры представляют собой цепочки чередующихся атомов кислорода и кремния, связанного, кроме того, с органическими радикалами CH3, C2H5, C6H5 и др. Введение в цепь различных органических групп даёт возможность изменять свойства полимеров в требуемом направлении. В зависимости от химического состава и структуры молекул, а также от молекулярного веса кремнийорганические полимеры могут быть жидкостями, лаками, эластомерами или каучуки и пластмассами.

Кремнийорганические жидкости применяют для создания гидрофобных и антиадгезионных покрытий тканей, кожи и бумаги. В бытовой химии их вводят в состав политур для мебели, обуви и даже автомобилей, всем знакомы бытовые строительные герметики. В косметике кремнийорганические жидкости применяются благодаря своей инертности, отсутствию запаха, цвета, вкуса и нетоксичности. Они не нарушают теплообмена кожи и способны отдавать лекарственные вещества. Они входят в кремы для бритья, лосьоны для кожи, лак для волос. Губная помада содержит 5-10% ПМС.

В медицине используются как жидкости, так и сделанные на их основе кремнийорганические резины (сосуды, клапаны).

Существенной областью применения силиконовых жидкостей является производство герметиков, красок, покрытий, клеев и т.д. Кремнийорганические смолы, лаки, эмали, пластмассы, клеи, каучуки, герметики и компаунды применяют там, где требуются широкий диапазон температур (-50…+300°C), гидрофобность, антиадгезионные свойства, очень хорошие диэлектрические характеристики, стойкость к климатическим воздействиям.

Кремнийорганические жидкости

К ним и относится интересующее нас силиконовое масло. Химически правильное название этих продуктов – олигоорганосилоксаны. Они представляют собой бесцветные, химически инертные, не растворимые в воде, но растворимые в ароматических углеводородах и спиртах жидкости. Наиболее ценными техническими свойствами кремнийорганических жидкостей являются:

 широкий диапазон рабочих температур, то есть низкая температура застывания и стойкость к термоокислению до 200-250°C длительно и до 300-350°C кратковременно;
 незначительное изменение вязкости при значительном изменении температуры;
 высокие диэлектрические свойства;
 химическая инертность;
 низкое поверхностное натяжение, то есть высокая смачивающая способность;
 низкая токсичность;
 плохая воспламеняемость;
 низкое давление насыщенных паров;
 высокая сжимаемость;
 стабильность характеристик в широком диапазоне температур.

Нашей промышленностью выпускается ряд олигоорганосилоксанов, различных по строению и свойствам: олигометилсилоксаны (ПМС), олигоэтилсилоксаны (ПЭС) олигометилфенилсилоксаны (ПФМС), органогидросилоксаны (ГКЖ) и другие.

Наиболее широко применяются олигодиметилсилоксаны (ПМС). Полидиметилсилоксаны и полиметилсилоксаны – это одно и то же. Приставка «ди» указывает, что к атому кремния присоединены 2 метиловые группы. Полиметилсилокан – короче, но менее точно. На некоторых фирменных упаковках фьюзерного масла прямо указан состав: полидиметилсилоксан. Именно ПМС и есть те фьюзерные силиконовые масла, что используются в копировальной технике.

ПМС – хорошие диэлектрики: их удельное сопротивление около 1×1015 Ом*см, при 20°C и 1×1013 Ом*см при 150°C; электрическая прочность порядка 15-20 МВ/м. Электрические свойства ПМС слабо зависят от температуры и частоты. ПМС обладают очень малой теплоёмкостью и относительно хорошей теплопроводностью (у них она примерно в 3,8 раза ниже, чем у воды, что неплохо). ПМС имеют очень малый коэффициент поверхностного натяжения и, соответственно, хорошие смачивающие свойства. Как и все олигоорганосилоксаны ПМС гидрофобны.

Жидкости малой вязкости растворяются в ацетоне, этаноле, метаноле, этилен-гликоле. Вообще, типичные растворители для силиконовой жидкости: метиленхлорид, хлорофтороуглероды, эфир, ксилен, метил-этил-кетон.

Основные свойства олигодиметилсилоксанов

Непосредственно ПМС могут использоваться в качестве:

 диэлектрической и охлаждающей жидкости для трансформаторов, выпрямителей. магнетронов и т.д.;
 смазки при формовании и экструдировании изделий из пластических материалов, для смазки контактов между пластиком и резиной, смазки конвеерных лент при производстве пищевых продуктов;
 рабочей жидкости для гидравлических муфт, трансмиссий, гидравлических, тормозных и демпфирующих жидкостей;
 составляющих при производстве ПАВ в качестве пеногасителей, продуктов для организации потока жидкости при транспортировке;
 теплоносителей, жидкостей термостабилизированных ванн.

Жидкости с вязкостью (0,65-20 мм2/с) имеют высокую сжимаемость, широкий диапазон рабочих температур и поэтому эффективны в качестве теплоносителей в теплообменниках и термостатах. Хорошие диэлектрические характеристики одновременно с хорошими характеристиками как теплоносителя позволяют использовать силиконовые жидкости в энергетике, например для охлаждения магнетронов или в качестве трансформаторного масла в пожаробезопасных силовых и распределительных трансформаторах.

Силиконовые жидкости средней вязкости (50-1000 мм2/с) используются в качестве гидравлических и тормозных жидкостей в различных механизмах. Также они могут использоваться в качестве теплоносителей открытого типа, поскольку имеют малую испаряемость. Жидкости высокой вязкости (5000-2500000 мм2/с) находят широкое применение в качестве основы смазывающего масла, а также в качестве жидких демпферов в амортизаторах.

В текстильной промышленности ПМС используются для смягчения тканей из хлопка и синтетики, придания техническим тканям свойств водоотталкивания, абразивной прочности. В процессе производства силиконовые жидкости используются для подавления пены. Свойства распространения звука в силиконовой жидкости позволяют использовать их в акустике или при производстве оптоволокна или оптронных приборах.
ПМС используются для производство герметиков, красок, покрытий, клеев и т.д.

Другой распространённой группой кремнийорганических жидкостей являются олигодиэтилсолоксаны.

Полиэтилсилоксановые жидкости выпускаются нашей промышленностью под марками ПЭС. От ПМС они отличаются более низкими температурами застывания и кипения. Зависимость вязкости от температуры у них заметно выше. Теплопроводность, диэлектрические свойства ПЭС примерно такие же, что и у ПМС.

Основные свойства олигодиэтилсилоксанов

Применение ПЭС-2,-3,-4 :

 в гидравлических сиситемах (охлаждающие и рабочие жидкости) при рабочих температурах от минус 70 до плюс 150°C;
 как основы низкотемпературных масел;
 рабочие жидкости в электромеханизмах.

Наибольший интерес представляет жидкость ПЭС-5, обладающая высокой температурой вспышки (более 265°C), низкой температурой застывания (ниже минус 90°C), широким диапазоном изменения вязкости, хорошим смазывающими свойствами.

Применение ПЭС-5:

 теплоноситель, работающий при температурах 150-200°C (в открытых сиситемах) и при 180-250°C (в закрытых системах);
 антиадгезионная смазка и модификатор в производстве прессматериалов, стеклопластиков, пластмасс;
 основа антиадгезионных эмульсий и пластификатор в производстве резинотехнических изделий;
 основа консистентных смазок широкого назначения;
 основа кремов в парфюмерной промышленности.

ПФМС

Основные свойства олигометилфенилсилоксанов

ПФМС-4 ПФМС-5 ПФМС-6 Сополимер 5 ФМ-6Плотность при 20°C, г/см 31,11,081,0951,0550,95Вязкость, мм 2 /с при 20°C600-10001800-300045-11060-10050Температура кипения, °C290350350300360Температура застывания, °C-20-510-85-115

Кремнийорганические жидкости в качестве основы масел и смазок

Свойства пластичных смазок при низких температурах зависят в основном от дисперсионной среды, а стабильность приборных масел в эксплуатации определяется испаряемостью масла. По сравнению с углеводородными маслами кремнийорганические жидкости имеют очень низкую испаряемость и высокую температуру разложения. Органосилоксаны считаются хорошими смазочными материалами в условиях гидродинамического режима, но малоэффективны при граничном трении и значительно уступают углеводородным маслам. В присутствии ПМС и ПФМС наблюдается высокая степень износа и в отдельных точках непосредственный контакт поверхностей. Скольжение в этих условиях близко к сухому трению.

Однако, смеси органосилоксанов с нефтяными маслами имеют высокое смазывающее действие. Механизм этого объясняется тем, что при трении в результате разложения органосилоксанов за счёт кремния образуется поверхностный слой высокой твёрдости, на котором располагается окисный слой или слой соединений другого состава, уменьшающий трение. В отсутствии углеводородов олигоорганосилоксаны образуют твёрдый слой без мягкого покрытия, что создаёт неблагоприятные условия трения. Высокую смазывающую способность органосилоксаны в смеси с углеводородами проявляют только в некоторых оптимальных концентрациях, различных для каждого конкретного случая. Действие органосилоксанов различно при комбинации разных металлов в трущихся парах. Например, в сочетании с высокоуглеродистой сталью олигометилосилоксанами (ПМС) хорошо смазываются бронза, алюминий, медно-свинцовые сплавы.

Смазочные масла, консистентные смазки

Хорошая совместимость олигоорганосилоксанов с минеральными маслами позволяет использовать их в качестве основ для синтетических масел и смазок.

Марка

Плотность, г/см 3 при 20°C Вязкость, мм 2 /с при 50°C Температурный интервал применения, °CМП-6011,0322-60…+150МП-6051,0440-60…+200МП-6090,9613-70…+100МП-6100,9790-60…+250ВПС0,89-0,9610-70…+120ОКБ-122-30,9311-14-70…+50

Марка

ВНИИ НП-207 ВНИИ НП-231 ВНИИ НП-274 ВНИИ НП293 ВНИИ НП-295Вязкость Па*с при 50°C—1,00,350,33Предел прочности, МПа, при 50°C701005050120Испаряемость, % при 200°C за 5 часов95———

Свойства КПТ-8:

Для сравнения: теплопроводность КПТ-8 в 1,4 раза больше, чем у воды, в 5,3 раза больше, чем у ПМС, но в 264 раза хуже, чем у алюминия.

Токсикологические свойства кремнийорганических продуктов

Мономерные кремнийорганические соединения вызывают резкое раздражение слизистых оболочек. Но кремнийорганические жидкости нетоксичны ни при внутрибрюшном и подкожном, ни при местном применении, за исключением гексаметилдисилоксана. Пары жидкостей также не вызывали симптомов отравления при ежедневном воздействии в течение 10 дней.

Низкомолекулярные ПМС обладают раздражающим действием при введении их в желудок и при остром ингаляционном воздействии. Но с увеличением вязкости токсичность продуктов падает, и жидкости с вязкостью от 50 мм2/с и выше не вызывают местнораздражающего и общетоксического воздействия. Следует иметь в виду, что инертные в обычных условиях кремнийорганические жидкости при сильном нагревании могут выделять комплекс вредных летучих веществ.

Выводы

1. То, что обычно называют силиконовым маслом, это полидиметилсилоксан (ПМС), который в больших количествах производится в нашей стране.

2. Разные марки силиконовых масел для копировальной техники отличаются друг от друга вязкостью, которая зависит от степени их полимеризации (длины молекул ПМС).

3. Силиконовое масло само по себе не является смазкой, а только основой для изготовления хороших смазок с широким диапазоном температур применения. Из-за высокой смачивающей способности даже густые силиконовые масла быстро растекаются со смазанных ими поверхностей, поэтому они не могут играть роль консистентных смазок. Органосилоксаны считаются хорошими смазочными материалами в условиях гидродинамического режима, но неэффективны при граничном трении и значительно уступают углеводородным маслам. При смазке ПМС нагруженных поверхностей скольжение близко к сухому трению. Но есть исключения: в сочетании с высокоуглеродистой сталью ПМС хорошо смазываются бронза, алюминий, медно-свинцовые сплавы.

Если коротко – для смазки трущихся поверхностей надо использовать не силиконовое масло, а смазки на его основе.

4. Силиконовое масло идеально подходит для смачивания валов узлов закрепления.
5. Силиконовое масло нетоксично.
6. Из силоксанов делают очень много полезных вещей.

Источники информации:

Алексей Леонидович Суворов, зав. лаборатории элементоорганических олигомеров и полимеров института органического синтеза УРО РАН, к.х.н.;

Соболевский М.В., Музовская О.А., Попелева Г.С. «Свойства и области применения кремнийорганических продуктов под общей ред. проф. М. В. Соболевского». М., «Химия», 1975 г.

Источник