Многогранные применения циклических соединений диметилсилоксана (DMC)
2025-11-20
Диметилциклосилоксан (DMC), ключевой промежуточный продукт в кремнийорганической промышленности, играет важную роль в химической структуре, преимуществах эксплуатационных характеристик, промышленных применениях и развитии сектора.
С химической точки зрения DMC имеет молекулярную формулу [(CH₃)₂SiO]_n (n=3−7). В своей первичной форме диметилциклосилоксан синтезируется путем гидролиза с использованием диметилдихлорсилана в качестве основного сырья. Он представляет собой органо-неорганическое соединение с силоксановым (Si-O) остовом, в котором органические группы непосредственно связаны с атомами кремния. Физически он представляет собой бесцветную прозрачную маслянистую жидкость с относительной плотностью, немного меньшей, чем у воды. Его температура вспышки составляет 55 °C, вязкость колеблется от 2,1 до 2,5 мм²/с, а температура замерзания находится в диапазоне от 0 °C до 5 °C. Цвет (по шкале платины-кобальта/единицам Хазена) составляет ≤10, а показатель преломления — 1,3960–1,3970.
Молекулы первичного диметилциклического силоксана имеют кольцевую структуру, в основном состоящую из гексаметилциклотрисилоксана (D3), октаметилциклотетрасилоксана (D4), декаметилциклопентасилоксана (D5) и додекаметилциклогексасилоксана (D6). Эти соединения являются горючими, без запаха, нерастворимыми в воде и растворимыми в органических растворителях, таких как бензол.
Свойства DMC, такие как горючесть, нерастворимость в воде и легкая растворимость в органических растворителях, таких как бензол, дают ему явные преимущества в реакциях полимеризации — под действием кислотного или щелочного катализатора он эффективно полимеризуется в различные кремнийорганические полимеры. Дополнительные свойства DMC, такие как низкое поверхностное натяжение, отличная химическая стабильность и нетоксичность, еще больше расширяют спектр его применения. В своей первичной форме диметилциклический силоксан в основном используется для полимеризации с раскрытием кольца с целью производства силиконовых масел, силиконовых каучуков и силиконовых смол различной степени полимеризации. Эти полимеры далее перерабатываются в продукты, широко используемые в строительстве, электронике, текстильной промышленности, автомобилестроении, производстве средств личной гигиены, пищевой промышленности и машиностроении, а также имеют некоторые прямые применения.
Силиконовый каучук, полученный из полимеризованного DMC, незаменим в автомобильных уплотнителях, герметизации электронных компонентов и медицинских силиконовых трубках благодаря своей устойчивости к экстремальным температурам (от -50 °C до 200 °C или более широким диапазонам) и превосходным изоляционным свойствам. Силиконовые масла находят применение в смазочных материалах, базовых маслах для антиадгезивов и косметических добавках (например, силиконовые масла для ухода за волосами). В секторе пеногасителей низкое поверхностное натяжение DMC позволяет быстро устранять пену с минимальным добавлением. Это оказывается эффективным в таких сценариях, как удаление пены из бурового раствора при добыче нефти, удаление пены из ферментационных систем при производстве химических веществ и удаление пены из соевого молока/фруктовых соков при переработке пищевых продуктов, что повышает эффективность производства и качество продукции.
В области антиадгезионных средств его низкая вязкость на резине, пластмассах и металлах позволяет продуктам легко отделяться от форм во время таких процессов, как литье автомобильных бамперов и прецизионное литье. Это позволяет добиться исключительно высокого качества поверхности, что снижает затраты на последующую обработку. В секторе покрытий, помимо традиционных водонепроницаемых и устойчивых к плесени покрытий для стекла и керамики, в последние годы его применение значительно расширилось в высокотехнологичных областях. Например, супергидрофобные покрытия, которые он позволяет создавать, могут использоваться для самоочищающихся фасадов зданий и водонепроницаемой/влагонепроницаемой защиты электронных устройств. В изоляционных покрытиях он способствует улучшению изоляционных слоев высоковольтных кабелей. В смазочных материалах составы на основе DMC превосходны в высокотемпературных применениях, таких как компоненты автомобильных двигателей и прецизионные инструменты, такие как часовые механизмы, обеспечивая двойную выгоду: смазку и защиту от коррозии. В качестве добавки он повышает яркость лакокрасочного покрытия и водостойкость покрытий, а в чернилах улучшает насыщенность цвета и ускоряет время высыхания печатных материалов.
Развитие DMC идет рука об руку с прогрессом в кремнийорганической промышленности. В настоящее время взрывной рост в новых энергетических секторах, таких как герметики для фотоэлектрических модулей и компоненты из силиконового каучука для автомобилей на новых источниках энергии, обеспечил мощный импульс для спроса на DMC. Между тем, строгие требования к чистоте силиконовых материалов в секторе здравоохранения стимулируют совершенствование процессов производства DMC. В области технологических инноваций интеграция DMC с наноматериалами и композитами продолжает расширять границы его применения, открывая возможности для дальнейших прорывов в таких передовых областях, как интеллектуальные материалы и биомиметические материалы.
