ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Адсорбция полимеров на дегидроксилированных кремнеземах

Значительное число работ по адсорбции полимеров на пиро - генном кремнеземе в водной суспензии было выполнено еще до того, как стало известно, что поверхность такого кремнезема дегидроксилирована и на отдельных участках гидрофобна.

Крайот и Китченер [444] отметили, что некоторые неионные водорастворимые органические полимеры вызывали процесс флокуляции дисперсных систем пирогенного кремнезема, но не оказывали такого действия в случае осажденного кремнезема. Однако после старения в воде пирогенный кремнезем стано­вился менее чувствительным к флокуляции. Эти авторы также показали, что после того, как осажденный гидроксилированный кремнезем дегидроксилировался при 730 °С, он вел себя уже по­добно пирогенному кремнезему. Гринленд [436] еще ранее отме­тил точно такие же эффекты при использовании поливинило­вого спирта.

В настоящее время ясно, что флокуляция частично дегидро­ксилированных частиц включает присоединение углеводородных сегментов вызывающего флокуляцию полимера к гидрофобным силоксановым участкам посредством образования гидрофобных связей. Рубио и Китченер [437] продемонстрировали, что крем­незем, гидрофобизированный в результате проведения поверх­ностной реакции с метилхлорсиланом, адсорбировал полиэти - леноксид (ПЭО) и подвергался флокуляции точно так же, как и дегидроксилированный кремнезем.

Сходство дегидроксилированного кремнезема с гидрофобным было доказано теми же авторами посредством контрольного эксперимента, в котором порошки кремнезема встряхивались со смесью воды и диэтилового эфира. Оба типа кремнеземного по­рошка обнаруживались в эфирном слое, тогда как гидроксили- рованный кремнезем не переходил в этот слой. Гидроксилиро - ванный (полученный осаждением) кремнезем после дегидрокси - лирования становился способным к адсорбции ПЭО. Кремнезем оказался наиболее чувствительным к процессу флокуляции по­сле нагревания в области температур 500—800°С. Рубио и Кит­ченер [437] представили полезный литературный обзор по дан­ной теме.

Из рис. 6.18 видно, что на дегидроксилированном (пироген - ном) кремнеземе количество адсорбированного полимера пони­жается с повышением рН до той же самой поверхностной кон­центрации адсорбированного вещества, которая достигается на гидроксилированном кремнеземе при низком значении рН. В по­следнем случае адсорбированное количество понижается с уве­личением рН. Отсюда можно сделать вывод о том, что при нейт­ральном и низком значениях рН гидрофобные центры на дегид­роксилированном кремнеземе' притягивают неплотные полимер­ные спирали, так как число адсорбированных сегментов С2Н4О полимерной цепи возрастает, значительно превышая монослой. По мере того как рН увеличивается до 10, концентрация адсор­бированного ПЭО на поверхности уменьшается до ~7 С2Н40- групп/нм2, т. е. до той же самой концентрации, которая дости­гается на гидроксилированном кремнеземе при рН 2. Отсюда следует, что гидрофобные участки при рН 10 имеют примерно то же самое число центров для образования гидрофобных связей с группами —С2Н40— что и число групп SiOH на гидроксили­рованном кремнеземе в отсутствие заряда на поверхности при рН 2, обеспечивающее образование водородных связей с ато­мами кислорода эфирных групп С—О—С.