ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Гидрофобные, органофильные кремнеземные порошки

Рассмотрение данного вопроса ограничивается порошками кремнезема, которые подвергаются поверхностному модифици­рованию в результате образования хемосорбированных молекул, глубоко изменяющему адсорбционные характеристики или способность к диспергированию кремнеземных частиц в жидких системах. Подробное рассмотрение химии поверхности представ­лено в гл. 6.

Интерес, проявляемый к гидрофобным, органофильным дис­персным кремнеземам примерно с середины настоящего столе­тия, был стимулирован несколькими очевидными практическими потребностями: 1) необходимостью использования армирующего наполнителя не черного цвета для каучука, идущего на изготов­ление резиновых покрышек с боковой поверхностью белого цвета; 2) разработкой загустителей масла для приготовления консистентных смазок, превосходящих по своим свойствам такие

Широко используемые присадки, как кальциевые мыла; 3) созда­нием эффективных армирующих наполнителей для силиконового каучука, который в то время разрабатывался. Более того, целый ряд используемых в настоящее время способов приготовления тонкодисперсных образцов кремнезема в тот период находились на стадии разработки и одновременно изучались вопросы моди­фицирования поверхности кремнезема.

По различным причинам выпуск некоторых из таких гидро­фобных типов кремнезема в настоящее время прекращен, дру­гие еще производятся, а также созданы новые типы. Однако, по мере того как стоимость углеводородов и получаемых углерод­ных черных саж возрастает, в конечном счете может возобно­виться интерес к гидрофобному кремнезему, способному ча­стично, если не полностью, заменить в крупнотоннажном произ­водстве черную газовую сажу, применяемую в настоящее время как существенный компонент в резиновых покрышках. Прово­
димые в прошлом исследования ограничивались лишь модифи­цированием поверхности кремнезема органическими соедине­ниями, но не затрагивали проблем размеров частиц, степени формирования сетки, составленной из этих частиц, и оптималь­ного значения коалесценции, необходимого для упрочнения си­стемы при использовании подобного кремнезема. Кроме того, вполне вероятно, что для каждого определенного вида эласто­мера требуется индивидуальная степень покрытия поверхности и оптимальный тип поверхностных органических групп.

Наибольшее распространение получили пять типов поверхно­стей кремнезема, модифицированных следующими способами:

1) адсорбированными органическими катионами или полика­тионами;

2) адсорбированными многозарядными ионами металлов с присоединенными органическими кислотными группами (ме­таллические мыла);

3) этерифицированными спиртами, образующими с поверх­ностными силанольными группами покрытие, имеющее груп'пы SiOR;

4) полимерными органическими покрытиями различных типов;

5) поверхностными группами Si—О—SiR3 или подобными, многократно связанными группами (SiO)2SiR.2, которые обра­зуются при реакции поверхностных силанольных групп с крем- нийорганическими промежуточными соединениями.

Только последний тип поверхностной модификации, как ока­залось, нашел наиболее широкое применение, вероятно, вслед­ствие простоты использования и стабильности образующейся модифицированной поверхности. Однако имеет смысл рассмот­реть все типы таких модифицированных поверхностей.