Розділ ііі. Експериментальне дослідження густини, в’язкості і швидкості поширення звуку.

3.1. Характеристика об’єкту дослідження.

Фізичні властивості поліметилсилоксанових рідин безпосередньо пов’язані з особливостями будови молекул полімеру. Мала величина міжмолекулярних сил зумовлює порівняно з вуглеводнями близької молекулярної маси низьку температуру кипіння, малу в’язкість і теплоту випаровування.

Поліметилсилоксанові рідини (ПМСР) - полімери лінійної структури, будова яких відповідає формулі

Індекс n характеризує довжину відповідних полімерних ланцюгів (число мономерів у молекулі і, таким чином, визначають молекулярну масу). Як правило, чим більше n , тим менш легка рідина, вища температура застигання, більша в’язкість.

Для кремнійорганічних рідин характерна легкість обертання групи

,

відносно зв’язку кремній-кисень, у зв’язку з чим опір розкручуванню у силоксанових ланцюгів менший, ніж у жорстких вуглеводневих ланцюгів, навіть при низьких температурах.

Таким чином, підвищення температури полісилоксанових рідин не приводить до помітного зменшення їх в’язкості, у той час як жорсткість вуглеводневих ланцюгів при нагріванні різко падає, чим пояснюється значне зниження в’язкості останніх при підвищенні температури. При заміні метильного радикалу на водень температурний коефіцієнт в’язкості полісилоксану зменшується, навпаки, введення етильних чи фенольних радикалів підвищує жорсткість ланцюгів, що веде до збільшення температурного коефіцієнта в’язкості.

Молекулярна маса полімера для кожного типу поліорганосилоксанових рідин визначає їх основні фізичні властивості: густину, в’язкість, температуру кипіння та ін. Молекулярна маса поліметилсилоксанових рідин середньої в’язкості лежить у межах 3000 - 30000 . Густина для більшості поліорганосилоксанових рідин дорівнює 0,94 – 0,98, і лише для полімерів, які містять фенольні чи галоїдні радикали, густина перевищує 1,0 але не більше 1,2 – 1,4.

Температура кипіння і леткість поліметилсилоксанових рідин залежать від їх в’язкості. Лише дуже низькомолекулярні рідини киплять при атмосферному тиску. Рідини із в’язкістю при 20 с, що перевищує 10,0 Пас, киплять при тиску 1 – 3Па, при температурах вище 250 – 300 с.

При горінні поліорганосилоксанових рідин виділяються густі, подразнюючі дихальні шляхи гази, які містять найдрібніші частинки двоокису кремнію, а також вуглекислий газ, водяні пари. При неповному згорянні поліорганосилоксанових рідин серед газоподібних продуктів можуть міститися формальдегід, мурашина кислота, а також легко киплячі полімери низької молекулярної маси. Одночасно утворюється желеподібний залишок високомолекулярного полімера.

Поверхневий натяг поліметилсилоксанових рідин складає від 16Н/м при в’язкості 0,65Пас до 21 Н/м при в’язкості 50 Пас і вище. При заміщенні метильних радикалів на фенольні чи інші величина поверхневого натягу деяких поліорганосилоксанових рідин зростає до 24 – 25 Н/м (у нафтових електроізоляційних масел 40Н/м ).

Ця особливість поліорганосилоксанових рідин визначає їх здатність повзти по металічниx поверхняx і проникати через стики у з’єднаннях, що створює ряд проблем, пов’язаних з герметизацією апаратів, у яких такі рідини застосовуються. З іншого боку, низький поверхневий натяг сприяє доброму поглинанню поліорганосилоксанових рідин пористими матеріалами, які звичайно застосовуються у якості твердої ізоляції (целюлозний папір, картон та інші) у електричних апаратах.

Підвищена термостійкість поліорганосилоксанових рідин зумовлює можливість їх застосування у електричних апаратах у поєднанні з твердими ізоляційними матеріалами підвищеної нагрівостійкості.

Поліметилсилоксанові рідини розчинні у легких вуглеводневих рідинах, галоїдованих вуглеводнях, вищих спиртах, ефірах, кетонах; частково розчинні у залежності від в’язкості у ацетоні, бутанолі, легких нафтових маслах; не змішуються з важкими нафтовими маслами, петролатумом, важкими галоїдованими вуглеводнями, легкими спиртами (етанол, метанол), ефірами, жирними кислотами.

Під дією електричної дуги відбувається розклад поліоргано-силоксанових рідин з виділенням газу, в основному водню, а також твердих продуктів: двоокису кремнію, карбіду кремнію і карбону. У результаті величина пробивної напруги поліорганосилоксанових рідин після декількох послідовних пробоїв у ньому різко падає, причому тим більше, чим вища в’язкість рідини. Ця особливість поліорганосилоксанових рідин обмежує можливість їх застосування у вимикачах і контакторах.

До основних переваг електроізоляційних поліорганосилоксанових рідин варто віднести низьке значення в’язкості при від’ємних температурах, задовільні діелектричні показники, значення яких мало змінюються у широкому діапазоні температур і частот, а також відносно високу термічну і протиокислювальну стабільність.

Істотним недоліком більшості поліорганосилоксанових рідин є їх горючість.