Технология элементоорганических мономеров и полимеров - Андрианов К.А.
Скачать (прямая ссылка):
В последнее время к элементоорганическим полимерам проявляется большой интерес в связи с ростом требований со стороны различных отраслей хозяйства, особенно машино- и аппаратостроения, авиащш и ракетной техники; при этом самые высокие требования предъявляются к термической стабильности полимеров. Приведем в качестве примера энергетику. Рост и расширение областей применения энергетических агрегатов требуют увеличения масштабов производства электрооборудования и в связи с этим исключительно большого расхода меди, магнитных материалов и т. д. Кроме того, развитие авиации, флота и ракетной техники, а такяад электрификации подземных работ предъявляет требования по снижению массы и уменьшению габаритов электрооборудования. Все это заставляет конструкторов создавать электротехнические устройства, в которых сконцентрирована большая мощность при малых массе и габаритах. При решении этих вопросов, естественно, приходится повышать плотность тока, а это влечет за собой резкое повышение рабочей температуры машины или аппарата. Поскольку полимеры являются важнейшими материалами для изготовления любых энергетических агрегатов, необходимо учитывать, что именно они как диэлектрики
Общие сведения об влементоорганических соединениях
И
первыми воспринимают тепло, выделяемое токопроводящими элементами. И здесь становится особенно важной термическая стабильность полимерных материалов.
Внедрение атомной энергии в энергетику еще больше ужесточит требования, предъявляемые к диэлектрикам. В частности, в настоящее время нужны диэлектрики, способные длительно работать при 180—200 °С, а при кратковременной работе выдерживать температуру 250—350 °С и выше.
Другой пример приведем из области современной авиации. Сейчас скорость самолетов увеличивается невероятно быстрыми темпами, при посадке же таких скоростных самолетов в авиационных шинах развивается температура до 320 °С. Наряду с этим возникает исключительно сложный вопрос защиты высокоскоростных самолетов от действия тепла, выделяемого при движении в атмосфере на большой скорости. Теплостойкие полимеры также должны помочь успешному решению задач освоения космического пространства.
Полиорганосилоксаны, как уже говорилось, были первыми представителями высокомолекулярных соединений с неорганическими главными цепями молекул, обрамленными органическими, группами. Эти полимеры открыли ту новую область, которую химическая наука развивает сейчас, без копирования природных веществ или материалов, так как полимеры такого состава неизвестны в природе и от начала до конца разработаны в лаборатории. Особенно широко исследования в области элементоорганических высокомолекулярных соединений начали развиваться в послевоенный период, а сейчас они проводятся во всех индустриальных и развивающих свою промышленность странах. Число публикаций и патентов в этой области растет с каждым годом, причем непрерывно появляются новые работы и теоретического и прикладного характера. Параллельно с этим бурно развивается промышленность элементоорганических полимеров и мономеров: мировое производство только полиорганосилоксанов и мономеров для них в настоящее время превысило 300 000 т в год.
В настоящее время в поле зрения исследователей, работающих над синтезом полимеров, находятся многие элементы периодической системы. Важнейшие элементы, привлекаемые для построения полимерных цепей, перечислены ниже:
II группа: Mg V группа: N, Р, As, Sb, Bi
Ш группа: В, Al VI группа: О, S, Se
IV группа: С, Si, Ti, Go, Zr, Sn, РЬ VIII группа: Fe, Co, Ni
Действительно, оказалось, что многие из них (В, Al, Si, Ti, Sn, РЬ, Р) способны в сочетании с кислородом и азотом образовывать неорганические цепи полимерных молекул, обрамленные органическими а органосилоксановыми группами; некоторые из таких полимеров
12
Ч. I. Общие сведения об алементоорганических соединениях
уже нашли промышленное применение. Следует ежидать, что в ближайшие годы разработка новых методов синтеза приведет к получению новых элементоорганических полимеров с важными свойствами.
Особенности химии элементоорганических соединений
Элементоорганические соединения по своим свойствам и строению значительно отличаются и от органических и от неорганических соединении и занимают промежуточное положение между ними. Элементоорганические соединения в природе встречаются редко, их получают исключительно синтетическим путем.
В химии живых организмов роль элементоорганических соединений пока еще не совсем ясна. Для кремиийорганических соединений зарегистрирован лишь один случай обнаружения их в природе — из перьев птиц был выделен зфир ортокремневой кислоты состава Si(OC34H89)4. Значительно большую роль в химии живых организмов играют фосфорорганические соединения, в первую очередь зфиры фосфорной и полифосфорной кислот. Так, адено-зинтрифосфат содержится в живой ткани и играет жизненно важную роль в качестве источника энергии.
У элементоорганических соединений имеется несколько особенностей, принципиально отличающих их от соединений углерода.
1. Повышенное сродство элементов (например, Si, Al, Р) к электроотрицательным элементам. Иначе говоря, кремний, алюминий, фосфор и другие злементы образуют более слабые, чем в случае углерода, химические связи с электроположительными элементами (Н, Al, В, Si, As, Sb), но более сильные — с электроотрицательными элементами (О, N, Cl, Br, F). При рассмотрении злектроотрицатель-ности различных элементов (табл. 1) видно, что углерод (хс = 2,5) занимает примерно вреднее положение между самым электроотрицательным элементом — фтором (жр = 4,0) и самым электроположительным элементом — францием (а;Рг = 0,8). Поэтому атом С имеет наименьшую тенденцию отдавать или получать электроны, т. е. менее подвержен злектрофильной или нуклеофильной атаке. Это является одной из причин химической стабильности углеродных (—С—С—) цепей молекул.
