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.

ПМС применяют при разбросе температур от -50°C до +200°C. Они относятся к поверхностно-активным веществам и обладают хорошими демпфирующими характеристиками. Практически не подвержены испарению на открытом воздухе ПМС, имеющие вязкость свыше 50 мм²/с. ПМС обладают отличными диэлектрическими свойствами, их удельное сопротивление равняется при 20°C примерно 1x1015 Ом*см, а при 150°C – 1x1013 Ом*см. Они электрически прочны, этот показатель составляет порядка 15-20 МВ/м. Причем эти характеристики почти не находятся в зависимости от частоты и температуры.

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:

• Наличие широкого диапазона рабочих температур, что дает низкую температуру застывания, а также повышает устойчивость к термоокислению. Этот параметр для длительных воздействий равен 200-250°C, а для кратковременных – 300-350°C.
• Вещества этого класса незначительно изменяют вязкость при заметном перепаде температур и стабильны в своих свойствах.
• Хорошие диэлектрические качества.
• Отличные показатели химической инертности.
• Высокие смачивающие характеристики, обусловленные низким поверхностным натяжением.
• Практически не токсичны.
• Слабая воспламеняемость.
• Хорошие показатели сжимаемости и давления насыщенных паров имеет силиконовое масло.

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:

• диэлектрические и охлаждающие жидкости в трансформаторах, выпрямителях, магнетронах и других устройствах;
• смазка при изготовлении и экструдированой обработке изделий из пластических масс, смазка для контактирования пластика и резины, смазка ленточных конвейеров в изготовлении пищевых продуктов;
• рабочая жидкость в гидравлических муфтах, трансмиссиях, тормозных, гидравлических и демпфирующих жидкостях;
• составляющий компонент для производства ПАВ, которые используются в пеногасителях, в изделиях, предназначенных для организации жидкостного потока во время транспортировки;
• теплоносители в термостатах и теплообменниках, жидкости термостабилизирующих ванн;
• силиконовые жидкости в энергетике, трансформаторное масло;
• вещества для смягчения хлопковых и синтетических тканей, придающие им при обработке абразивную прочность и водоотталкивающие свойства;
• компоненты для производства оптоволокна, оптронных устройств, в акустике;
• ингредиенты для изготовления краски, клея, различных покрытий, герметика.

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:

• охлаждающие жидкости в гидравлике при температуре от ^-70°C до ⁺150°C;
• основа для производства низкотемпературных масел;
• рабочая жидкость для электромеханизмов;
• теплоносители в открытых системах при ⁺150°C-⁺200°C, а в закрытых – ⁺180°C -⁺250°C;
• модификатор и антиадгезионная смазка при изготовлении стеклопластика, прессматериалов, пластмассы;
• основа эмульсий антиадгезии в производстве изделий из резины;
• основа консистентных смазок;
• силиконовое масло – отличная база для парфюмерных кремов.

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 мм²/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.