ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

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-

Поверхность

Частицы Полярная полярная-неполярная Неполярная Гидрофильная Гидроорганофильная Органофияьная

Одиночные |

О о

Оо

Крупные і ч_________ /У '"Y^

Агрегаты

Т L/mxm

Мелкие

Агрегаты і Щ/

(после paj - і (0%^

Мальівания)р>щ?\

.•.•■••.Л

ЯШ^ШЙ

:::■:.)_ ..........

Рис. 5.25. Схематическое изображение поверхностей одиночных частиц, агрега­тов больших размеров и агрегатов небольших размеров. Каждая разновидность показана в виде гидрофильных поверхностей, частично органо - фильных и полностью органофильных (перед измельчением). Гидрофильная поверхность обозначена тонкими линиями; органофильная поверхность — толстыми линиями; обнажен­ные гидрофильные участки после размалывания — волнистыми линиями.

Жидкости

Тип крем незема

Полярная (вода)

Полярная - неполяр­ная (спирт)

Неполярная (гексан)

Полярный

Дискрет­ные час­тицы

Небольшие агрегаты

° ° с о о О 00 о

О о О

О°о°о°

SP %

%

Частично полярный Дискрет ни? частиц

Небольшие аг pes атьі

°о°о°о

О ° о

ОсыЗ^Й

Ср Ъ

Ж

%

1

Неполяр­ный Дискретные частицы

Небольшие агрегаты

О°о0оО°°

О о о о О о ° О о

Ж

$6>%\

Рис. 5.26. Эффекты вязкости и тиксотропии, наблюдаемые для некоторых типов

Кремнезема, находящихся в различных жидкостях. Дискретные частицы: гидрофильные, частично гидрофобные и полностью гидрофобные. Агрегаты небольших размеров после помола: первоначально гидрофильные, частично гидрофильные и полностью гидрофобные; в дальнейшем с дополнительными гидрофиль­ными участками.

Верхности двух различных частиц способствуют сцеплению этих частиц между собой.

Таким образом, в воде частицы с гидрофобными неполяр­ными поверхностями прилипают друг к другу благодаря обра­зованию гидрофобных связей.

В масле частицы с гидрофильными полярными поверхно­стями сцепляются между собой вследствие возникновения водо­родных связей.

В спирте, когда происходит смачивание обоих видов поверх­ностей кремнезема, частицы не прилипают друг к другу. Гид­рофильные поверхности частиц смачиваются благодаря адсорб­ции молекул спирта, повернутых своими концевыми группами ОН в сторону кремнеземной поверхности. Гидрофобные поверх­ности кремнеземных частиц смачиваются благодаря наличию углеводородных групп в молекулах спирта (или таких групп у других молекул, имеющих полярные и неполярные сегменты).

Как показано на рис. 5.26, в воде формируется сетка из ча­стиц, если эти частицы имеют полностью гидрофобные или ча­стично гидрофобные поверхности. Сетка из кремнеземных частиц будет образовываться в масле, если частицы имеют полностью гидрофильные или частично гидрофильные поверхности. Сетка из кремнеземных частиц оказывается наиболее объемистой в том случае, когда частицы кремнезема имеют как гидрофильные, так и гидрофобные участки поверхности. Но никакой сетки не будет формироваться в спирте, и вязкость системы зависит только от объемной доли, занимаемой агрегатами в жидкости. Поскольку никакой сетки не образуется в этом случае, то наблюдается очень слабая тиксотропия.

Это, конечно, слишком упрощенная картина, поскольку сте­пень смачивания и гидрофильных, и гидрофобных поверхностей будет зависеть как от самого спирта, так и от присутствия дру­гих полярных и неполярных веществ.

Термин «смачивание» означает просто низкое значение меж­фазной граничной энергии между жидкостью и поверхностью твердого тела.

В том случае когда целиком вся поверхность частицы не сма­чивается жидкостью, то частицы слипаются вместе в плотные комочки. С другой стороны, когда лишь только определенные участки в виде пятен на каждой из частиц неспособны смачи­ваться, то такие частицы сцепляются вместе только по таким пятнам, и при этом образуются более открытые сетки.

Формирование сетки максимальной величины происходит в масляной среде (гексане), когда имеются только несмоченные участки гидрофобных частиц кремнезема, представляющие собой «голые» пятна, которые образуются путем разрыва на кусочки (при измельчении) высокопористых агрегатов с открытой струк­
турой, что ведет к превращению их в меньшие по размеру аг­регаты.

Механизм действия

Формирование максимальной сетки и явление тиксотропии имеют место, когда небольшие трехмерные кремнеземные агре­гаты связываются вместе в еще большие трехмерные агрегаты, которые способны распространиться по всему объему жидкой

Рис. 5.27. Схема загущения геля.

Наибольший эффект загущения и тик - сотропия вызываются благодаря тому, что агрегаты небольших размеров свя­зываются вместе через имеющиеся не - смоченные участки в обширную трех­мерную сетку геля, которая распро­страняется на всю жидкую среду. За­черченные площадки в местах контак­тов между небольшими по размеру аг­регатами указывают на образование полярных или водородных связей, когда помол гидрофобных агрегатов производится в масляной среде, или на появление гидрофобных участков, когда агрегаты, которые уже были частично гидрофобными, подвергались механи­ческому диспергированию в воде.

Среды (рис. 5.27). Агрегаты связываются вместе через полярные участки поверхности на кремнеземных частицах в случае масля­ной среды или же через гидрофобные участки поверхности в слу­чае водной среды. Такие связи, включающие образование соот­ветственно водородных связей или гидрофобных связей, легко разрываются под действием сил сдвига и легко восстанавли­ваются, когда вся кремнеземная масса остается в покое и не подвергается каким-либо воздействиям. Таким образом уста­навливается высокая степень тиксотропии. Различные аспекты использования кремнеземов в качестве загустителей в разнооб­разных жидких средах при одновременном воздействии вторич­ных присадок обсуждаются в типичных для такого рода работ статьях [593—596]. В частности, характеристики пирогенного кремнезема (аэросила) были получены в исследованиях Рупп - рехта и Либла [597] и Каспера и др. [598]. В некоторых слу­чаях были добавлены ПАВ.

ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Мигрирование атомов водорода

Было доказано, что для катализатора гидрирования, пред­ставляющего собой нанесенную на кремнеземную подложку платину, при введении на поверхность кремнезема хемосорбиро - ванных метилсилильных групп не обеспечивался сколько-нибудь значительный эффект активности процесса …

Неионные реакции на поверхности кремнезема

Ряд реакций уже рассматривался в связи с определением групп SisOH. Многочисленные реакции перечислены и кратко обсуждены Хайром [9]. Девел, Вартман и др. [277, 278] изу­чили множество поверхностных реакций для получения …

Происхождение жизни

Несмотря на то - что кремний является одним из наиболее распространенных элементов, он, как полагают, не имеет суще­ственного значения для большинства живых организмов, тогда как гораздо менее распространенный углерод является …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.