Механизм образования связей между частицами
Процесс превращения золя, состоящего из сферических частиц, в однородный гель, вмещающий в себя всю жидкую фазу золя, довольно сложен. Допускается, что при столкновении частиц может происходить их адгезия. Однако в случае частиц кремнезема есть основание полагать, что их сцепление происхо-
|
|
V |
Рис. 3.19. Образование связей между частицами кремнезема. При наличии незначительного отталкивания зарядов или в его отсутствие соударение частиц приводит к образованию силоксановых связей между ними. Формирование связей катализируется присутствием основания. После образования связей между частицами последние продолжают расти уже совместно. |
Дит через образование связей Si—О—Si. Одной из причин такого толкования является то, что одни и те же факторы способствуют как полимеризации мономерной кремневой кислоты и кремневых кислот с низкой молекулярной массой, так и превращению коллоидных кремнеземных частиц в гель. Так, золи, состоящие из вполне определенных сферических частиц, найме-
нее быстро образуют гель при рН~2, и этот процесс ускоряется при низких рН фторид-ионами.
Можно твердо сказать одно: когда частицы кремнезема сталкиваются друг с другом, то имеющиеся на их поверхности нейтральные группы =SiOH и ионизированные группы =SiO^ взаимно конденсируются с образованием связей Si—О—Si. Это осуществляется посредством того же самого механизма, что и при полимеризации кремнезема из разновидностей с низкими молекулярными массами. Однако присутствие растворимого кремнезема или мономера играет роль и при дальнейшем соединении этих частиц вместе. Действительно, возможно даже, что присутствие мономера Si(OH)4 в точке контакта соударяющихся частиц может стимулировать формирование первоначальной си - локсановой связи.
Как отмечалось в гл. 1, растворимость кремнезема при отрицательных значениях радиуса кривизны будет меньше, чем растворимость массивного кремнезема. При соприкосновении двух сферических частиц кремнезема в точке контакта будет существовать бесконечно малый отрицательный радиус кривизны, и растворимость в ней будет равна нулю. Следовательно, мономерный кремнезем будет немедленно осаждаться около такой точки (рис. 3.19).