Химия кремнезема ч.2 - Айлер Р.
Скачать (прямая ссылка):
Покрытие, получаемое в результате погружения кремнеземного аэрогеля в силиконовое масло, дает возможность диспергировать такой кремнезем в воде с образованием на поверхности частиц органосилановых групп. Это позволяет предотвратить адгезию при подогревании пищевых продуктов, помещенных в бумажные пакеты, выдаваемые на авиалайнерах, когда такие пакеты подвергаются нагреву [585].
Эффект, предупреждающий слипание полимерных пленок, очевидно, может быть достигнут добавлением тонкодисперсного кремнезема к перемешиваемым мономерам перед их полимеризацией. Хоппе и Бен [586] заявили, что приблизительно 0,5% кремнезема, нанесенного на полимер, способствует понижению адгезии на 50%. Природа такой пленки, содержащей кремнезем, исследовалась посредством сканирующего электронного микроскопа, и было обнаружено, что полимер, окружающий выпук-
Силикагели и порошки
819
лость, которую создает частица кремнезема, оказывается менее растворимым вблизи частицы. Такое искажение полимерной пленки наблюдалось посредством колец Ньютона в отраженном свете [587].
Существует множество применений кремнезема, в которых предусматривается использование эффекта антислеживания порошков. Типичным примером является применение пирогенного кремнезема с целью предупреждения слеживания порошков, предназначенных против потения, при их распылении пульверизатором в виде аэрозолей из емкостей [588], а также использование лекарственных порошков — дустов, которые распыляются над стаей птиц [589].
Повышенная адгезия
Имеются примеры, когда адгезия не понижается, а наоборот, возрастает, т. е. когда частицы кремнезема находятся в системе не в виде слабо связанных агрегатов, но в виде диспергированных частиц в среде клеящего вещества — адгезива, которое от-верждается при контакте с твердой поверхностью. Такие кремнеземные частицы оказывают положительное воздействие, если они сильно адсорбируются на границе раздела твердое тело — жидкая среда. В таком случае в действительности частицы увеличивают площадь твердой поверхности на границе раздела, с которой затем связывается клей. Например, добавление 10% пирогенного кремнезема в жидкую среду — бутилцианакрилат вызывает повышение прочности и адгезии системы, применяемой в хирургии, когда подобный адгезив полимеризуется и связывается с кожей пациента [590]. Такой тип кремнезема используется как загуститель в компонентах эпоксидных клеев, когда кремнезем также улучшает адгезию клея к некоторым твердым поверхностям.
Повышенная вязкость, тиксотропия
Иногда становится непонятным, почему в дисперсионной среде, содержащей значительные пропорции дискретных, полностью дезагрегированных частиц в жидкости, не наблюдается заметного возрастания вязкости и не развивается тиксотропия. Так, органозоли, содержащие 20—30% Si02, оказываются совсем жидкими. И лишь только когда кремнеземные частицы коллоидного размера формируют сетку, распространяющуюся по всему объему жидкости, будут наблюдаться подобные эффекты загущения.
Янг и Чессик [591] описали такие эффекты, вызываемые гидрофильными и гидрофобными частицами кремнезема в загу-26*
820
Глава 5
щаемых полярных и неполярных жидкостях, но эти авторы не развили полного представления о подобной системе. Витман и Чессик [592] исследовали воздействие полярных (гидрофильных) кремнеземов при загущении неполярных (углеводородных) жидкостей после добавления небольших количеств воды и н-гептиловых производных, включая кислоту, хлорид, альдегид, амин и спирт. Анализ седиментационных объемов для гидрофильного тонкодисперсного кремнезема, находящихся в декане в присутствии перечисленных присадок, показал, что спирт и амин препятствовали образованию мостиковых связей между частицами и, таким образом, осадок стремился занимать наименьший объем.
Механизм действия
Нельзя понять общего поведения кремнезема в таких системах до тех пор пока поочередно не будут рассмотрены следующие переменные величины:
1. Размер первичных частиц.
2. Степень диспергирования частиц, т. е. в какой мере частицы разделены или агрегированы.
3. Размер агрегатов.
4. Относительная энергия связи мест контактов частица— частица в зависимости от поверхности раздела частица—жидкая фаза.
5. Адсорбция присадок на частицах.
На рис. 5.25 представлены различного типа поверхности при разных комбинациях. Кремнезем в исходном состоянии представляется в виде двух классов частиц: одиночных дискретных частиц и микроагрегатов. На каждый из этих случаев накладываются три условия:
1. Немодифицированная силанольная поверхность, гидрофильная.
2. Частично органофильная поверхность, например, частично этерифицированная.
3. Полностью органофильная поверхность, например, поверхность, покрытая углеводородными группами.
Третий класс частиц образуется, когда микроагрегаты разрываются на отдельные кусочки при их измельчении, так что при этом создаются в местах разрыва на агрегатах «голые» гидрофильные пятна, но уже меньшего размера.
Поведение всех этих типов частиц в таких жидких средах, как вода, спирт (бутанол) и углеводороды (гексан), иллюстрируется на рис. 5.26, и может быть кратко описано следующим образом. Если вся поверхность целиком для каждой частицы не смачивается соответствующей жидкостью, то несмоченные по-
