ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Гидрофильные покрытия на кремнеземе

Для некоторых применений желательно, чтобы поверхность кремнезема или стекла смачивалась водой. Но в то же время должны отсутствовать различные характерные ионные, гидро­фобные или водородные связи, которые возникают при адсорб­ции органических молекул. Известно, что поверхность кремне­зема адсорбирует и денатурирует белки, после чего она становится гидрофобной в результате образования покрытия угле­водородными группами. Такая поверхность способна адсорби­ровать органические молекулы путем образования гидрофобных связей.

Смачиваемая поверхность может быть получена в результате нанесения слоя, снаружи которого произвольно расположены группы первичного спирта, такие, как SisOSi (СН)зСН2 (СН2)пОН. Таким способом можно образовать нейтральную гидрофильную поверхность, причем, изменяя величину п, можно варьировать степень полярности поверхности и ее смачиваемость.

Блекман и Хэрроп [323] описали приготовление очень устой­чивой смачиваемой водой поверхности на стеклянной подложке нанесением на стекло ненасыщенного силана, из которого затем, вероятно, при окислении двойной связи образовывался диол. Такая поверхность может иметь ряд преимуществ по сравне­нию с поверхностью, несущей только одиночные концевые гидро­ксильные группы. Для формирования устойчивых гидрофильных поверхностей аллильные группы лучше подвергать окислению перманганатом калия.

Таблица 6.4

Механизмы реакций на поверхности кремнезема

Литература

Образование связей Sis—О—С Si/)H + ROH = Si/)R + Н20 SisOH + CH2N2 = S!5OCH3 + N2 (соблюдать меры

Предосторожности!) Поверхность после дробления + ROH-j-SisOR-группы S^OH + НСООН = SisOCH (ОН)2 (вероятно, образуется

Хемосорбированное соединение)

SisOH + линолевая кислота^хемосорбированная линолевая

Кислота (нагревание после адсорбции) SisOH + RCOOH = SisOCOR + Н20 SisOH + RCOC1 = SisOCOR + HC1

Образование связей Si—О—Si

При 230 °С

SisOH + SiH4 = SisOSiH3 + H20 SisOH + CISi (СНз)з = SisOSi (СНз)з + HC1 SisOH + (C2H50)3SiR = SisOSi (OC2H5)2R + C2H5OH 2SisOH + (EtO)3 SiCH2C6H4S03H = (SisO)2 Si (OEt) X X CH2C6H4SO3H + 2ЕЮН

Образование связей Si—галоген S'sOH + NH4F = SisF + NH3 + H2O SisOH +HF= SisF + H20 2SisOH + SOC!2 = 2SisC! + 2HC! + SO2 2SisOH + 2СІ2 = 2SisCl + 2HC1 + 02 2SisOH + CCI4-* 2SisCl + CO2 + 2HC! SisOH + SiCU = SisC! + оксихлориды кремния SisOH + SiCLt = SisOSiC!3 + HC1 2Sis0H + SiCl4 = Sis-0 C1 + 2HC!

\ / Si

Sis-0

Образование связей Si—С SisOH + LiC6H5 = SisOLi + Si5C6H5 SisOH + SOCI2 + «-BrMgC6H4OSi (СНз)з в C5H6 + ТГФ

-*■ — SiiC6H40H (после гидролиза) Поверхность Si02 после дробления + стирол -»-

->• SiC—полистирол SiiCi + LiR = SisR + LiCl SlsCl + RMgX = SisR + MgXCl

Реакции с участием водорода, воды, аммиака, циана SisOH + Н2 -*■ SisOH • Н (высокочастотный разряд) Si0Sis + H20 =2SisOH

/NH\

2 SisOH + NH3 = Si

SisOSi + NH3 - SisOH + s isNH2 При 600 °С

SisOH + NH3 = Sis—NH2 + H20 При 800 °С

SisNH2 + 02 = Sis-0 + N2 + H20 SisOH + (CN)2 = SisNCO + HCN 2SisOH + HCNSisOH + SisCN

Другие реакции на поверхности кремнезема Реакции полимеризации этилена, ацетилена в присутствии

Еледов натрия, HCN «

SisC6H5 + HN03 — SisC6HsN03

Диазотирование

■ SisCsH5NH2

SisC6H5N2+Cl

SisCaH5N2+Cl + СбН5СН = CH2-> полимеризация прививкой,

Полистирольное покрытие

Литература

С бором

2SU0H + Н3ВВН3 = 2SisOBH2 + 2Н2

SisOH + BCI3 = SisOBCl2 + неї 2SU0H + ВСІз = (SisO)2BCl + 2HC1 SisOH + BF3 = SisOBF2 + HF

.OSi,

Si. OH + TiCl, - u В Br3 = S,,Ox ^O В-OSis

Ті

Ч0 B—OSis

Xosls

2SisOH -1- В (ОН)з = (SlsO)2 BOH + 2H20 (SisO)2 BOH + MeOH = (SisO)2 BOMe + H2O

С серой

Si* + SO3-* SisOS (O2) OH

С фосфором

SisOH -(- P2O5 (газ) ->- фосфорсиликатная пленка 2SisOH + Р2О5 + НіО (SisO)2 РСОН 2SisOH + РОСІ3 (газ) = (SisO)2 РОСІ + 2НС1 3SisOH -1- РОСІз (газ) = (SisO)3 PO - f 3HC1 «SlsOH -1- PC13 = (SisO)„ РСІз-л

С алюминием

SisOH + A1R3 = SisOAIRs + RH

SisOH -1- A1 (изо-Ви)з = SisOAl (изо-Bu)2 + C4H9

SisOH -1- AlBr3 = SisOAlBr2 + HBr

SisOH -1- AICI3 = SisOAlCl2 + HC1

2SisOH - f AICI3 = (SisO)2 A1C1 + 2HC1

С титаном SisOH + ТІСІ4 = SisOTiCls - f HC! 2SisOH -1- TiCl4 = (SisO)-, TlCb + 2НСІ

С оловом

2SisOH -1- SnCU = (SisO)2 SnCb -1- 2HC1 SisOH - b SnCl4 = SisOSnCl3 + HC1 SisSnCls + H20 ->• SisOSn (OH)3