Химия кремнезема ч.2 - Айлер Р.
Скачать (прямая ссылка):
Кении [593] показал ценность водных оксидных коллоидных систем для смачивания гидрофобных поверхностей водой. Он заявил, что некоторые такие системы могут смачивать любую из известных гидрофобных поверхностей без каких-либо химических реакций. Однако Айлер нашел, что смачивание с использованием золя кремнезема происходит на некоторых гидрофобных поверхностях только при низких значениях рН и при оптимальном размере частиц кремнезема. После того как изучаемую поверхность смачивали золем, промывали и высушивали, эта поверхность смачивалась повторно только потому, что на ней оставался адсорбированный монослой кремнеземных частиц, связанных с поверхностью. Вид связи зависит от разновидности гидрофобной поверхности. Например, металлическая поверхность, являющаяся гидрофобной вследствие адсорбированной пленки, состоящей из жирных кислот (смазки), становится гидрофильной в результате того, что кремнезем замещает некоторую долю жирной кислоты и оказывается связанным с оксидной поверхностной пленкой металла. Поверхность будет оставаться гидрофильной до тех пор, пока на ней в достаточной степени размещены частицы кремнезема. Такое явление имеет место главным образом при нейтральном или низких значениях рН и ускоряется в присутствии способных смешиваться с водой органических растворителей (например, спирта), которые помогают удалять жирную кислоту.
Коллоидный кремнезем — концентрированные золи
593
С Другой стороны, органические полимерные пленки, такие, как полиэфир или полиамид, оказываются гидрофобными, поскольку полярные группы обычно направлены внутрь, что не позволяет образоваться взаимным водородным связям. Когда же вводится золь кремнезема при рН 2—4, то амидные связи или концевые аминогруппы, если они имеются, поворачиваются наружу и образуют водородные связи с кремнеземом. В случае полиэфира коллоидный оксид алюминия оказывается наилучшим смачивающим реагентом, так как он вступает в- реакцию с карбоксильными концевыми группами. На поверхности политетрафторэтилена в реакции участвуют карбоксильные концевые группы фторкарбонового ПАВ, обычно применяемого в эмульсионной полимеризации, которые и обеспечивают смачивание коллоидными оксидами. Грот [594] заявил, что для того, чтобы получить пористую гидрофильную мембрану из политетрафторэтилена, коллоидный кремнезем следует вводить на поверхность полимера с тем, чтобы обеспечить проводимость ионов через поры.
Модифицирование адгезионных поверхностей
Коллоидный кремнезем можно использовать на разных поверхностях либо с целью повышения их адгезии по отношению к другим веществам (фактически путем огрубления поверхности, если вводимый кремнезем оказывается сцепленным с поверхностью), либо с целые понижения адгезии в других случаях посредством удерживания на расстоянии способные к «слипанию» поверхности.
Усиление адгезии
Если частицы кремнезема прочно сцеплены с поверхностью или включены в поверхность, то субмикроскопические неровности и полярность такой поверхности возрастают и адгезия второго вещества обычно улучшается. С другой стороны, если кремнезем присутствует в виде рыхлого, несвязанного покрытия или же кремнезем применяется в смеси с силоксаном или с фторуглеродным полимером, то адгезия второго вещества понижается.
Частицы кремнезема включают в поверхность полиэтиленовой пленки, чтобы улучшить адгезию покрытий термопластических полимеров [595]. Поверхность фторуглеродного полимера становится сцементированной в результате нанесения покрытия, состоящего из смеси диспергированного политетрафторэтилена и коллоидного кремнезема, и последующего нагревания такой поверхности при температуре свыше 500°С в течение
12 Заказ № 250
594
Глава 4
нескольких минут [596]. На пергаментной бумаге, используемой для разделения невулканизированных листов резины, адгезия, как это требуется по условиям, должна была происходить лишь на одной стороне бумаги, но не на другой. Поэтому одну сторону бумаги обрабатывают коллоидным кремнеземом с концентрацией 0,2—2,9 г/м2 поверхности и этой стороной накладывают бумагу на листы резины. Бумага прилипает к резине, и такую резину можно без опасений сворачивать в рулоны при ее хранении [597].
Пленка полиэтилена прочно прилипает к бумаге при нагреве, если бумага была покрыта слоем коллоидного кремнезема [598].
Покрытие, состоящее из политетрафторэтилена с добавлением силиката щелочного металла и коллоидного кремнезема, обладает улучшенными адгезионными и электроизоляционными свойствами, особенно при нанесении на металлические поверхности [599].
Адгезия окрашенных покрытий на стеклянных волокнах улучшается путем первоначальной обработки волокон коллоидным кремнеземом и их нагреванием при температуре немного ниже температуры плавления [600]. Коллоидный кремнезем также добавляется к клеям [601], а спрессованный со смолой, используемой в качестве связующего, может применяться для получения слоистых целлюлозных тканей [602].
Коллоидный кремнезем вместе с щавелевой кислотой наносился и «сжигался» на поверхности железа и стали перед формированием химического покрытия из оксалата или фосфата. Этот исходный продукт, состоящий из оксалата и реакционно-способного кремнезема, вероятно, подвергался пиролизу с образованием участков прочно связанного кремнезема и силиката железа, которые затем закрепляли химическое покрытие [603]. С целью обеспечения повышенной адгезии к органическим полимерам кремнеземное покрытие на металлической подложке готовится путем смешивания коллоидного кремнезема с разбавленным растаором аммониевой соли карбоксильного полимера при рН 6,5 н последующим наложением смеси в виде пленки на поверхность черного металла. После высушивания благодаря органическому полимеру сводится к минимуму образование сетки волосных трещин на таком кремнеземном покрытии. Может быть применена альгиновая кислота [604]. Хромовая кислота используется для формирования ингиби-рующей противокоррозионной пленки на поверхности цинка или оцинкованного железа. Пленка с улучшенными свойствами для более надежной защиты от коррозии с хорошей адгезией красочных покрытий получается при смешивании коллоидного кремнезема с раствором Н2Сг04 [605]. По-видимому, хромовая
