ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Работы Бечтольда, Веста и Плембека

Бечтольд, Вест и Плембек [149] провели следующие иссле­дования. Были приготовлены поликремневые кислоты гидро­лизом этилсиликата при низких рН. Затем на различных этапах полимеризации поверхностные силанольные группы этерифици - ровались или покрывались «концевыми зонтиками» из триме­тилсилильных групп. Полученные продукты охарактеризовы - вали химическим анализом и измерением молекулярной массы. Из полученных данных подсчитывали количественное соотно­шение распределенного кислорода (т. е. атомов кислорода, каждый из которых связан с двуми атомами кремния) в поли­кремневой кислоте. Авторы показали, что такой полимер не представлял собой линейную силоксановую цепочку, в которой один мостиковый атом кислорода приходился бы на один атом кремния. Вместо этого они обнаружили, что после того, как достигалась степень полимеризации ~15, отношение распреде­ления О : Si повышалось оИень медленно вблизи значения 1,5.

Данные наблюдения привели авторов к постулату о том, что растущий полимер состоял из ленточек, включающих в себя три параллельные силоксановые цепочки. Однако аналогичная ра­бота, выполненная позже Хоббелем и Викером [84], доказала, что при более высоких степенях полимеризации (от 100 до 1000) отношение О : Si меняется от 1,7 до 1,8. Как показано на рис. 3.43, совмещенный график, на котором нанесены дан­ные этих групп исследователей, подтверждает, что две серии наблюдений хорошо согласуются между собой.

Представленные результаты соответствуют модели, согласно которой кремнезем состоит из очень небольших сферических частиц и при «полимеризации» в промежуточной стадии проис­ходит увеличение размера таких сферических частиц и умень­шение их числа. Как показано в гл. 1, для частиц кремнезема с гидроксилированной поверхностью отношение распределения
атомов О : Si связывается с числом атомов Si в единичной сфе­рической частице п следующим образом:

0:Si=2,0-2,42n~1/s +3,9л_2/з -2,09л-1

Отношение О : Si, выведенное по этой формуле, показано на рис. 3.43 сплошной линией.

Однако существует доказательство, что на определенной стадии полимер уже не состоит из одиночных частиц, а пред-

Кремния от степени полимеризации:

1 — данные Хоббеля и Викера [84]; 2 — данные Бечтольда, Веста и Плембека [149]; пря­мая линия—теоретическое соотношение для частиц кремнезема.

Ставляет собой цепочки и сетки частиц кремнезема. Этот вопрос будет обсужден ниже в связи с работой Хоббеля и Викера [84].