ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Применение коллоидного кремнезема

В этом обзоре невозможно показать относительную прак­тическую ценность или важность различных специфических приложений таких типов кремнезема. Поэтому данный раздел в основном явится путеводителем по имеющимся в литературе

Вопросам, относящимся к применениям із исследовательских целях. Только небольшая доля опубликованных патентов свя­зана с такого рода использованием коллоидных кре-мпеземов, поэтому может быть упомянута в данном разделе. Обширный перечень данных по коллоидным коммерческим системам был собран із Monsanto Technical Bulletin IC/SCS-237 вплоть при­мерно до 1967 г. (см. табл. 4.3).

Никакого постоянного применения коллоидный кремнезем не находил, пока не стали доступными концентрированные, стандартизированные, устойчивые коммерческие золи. ІІІверіш [464] в 1915 г. получил разбавленный золь в результате про­цесса электролиза раствора силиката натрия. В 1933 г. Грнсс - бах [465] составил библиографию, относящуюся к приготовле­нию и использованию коллоидного кремнезема. 10 %-ный золь, стабилизированный аммиаком, начала производить фирма 1. G. Farbenindustries. Многие из казавшихся тогда возмож­ными применений в' настоящее время осуществлены: использо­вание в бумажном и текстильном производстве, в качестве наполнителя резиновых изделий, в керамических и огнеупорных материалах. В 1945 г. Уайт [5] от фирмы Monsanto Chemical запатентовал способ превращения посредством автоклавной обработки щелочного геля кремнезема в относительно стабиль­ный 20 %-ный. золь с неоднородными по размеру частинами. В 1941 г. Бёрд [4] из National Aluminate Co., а в 1951 г. Бечтольд и Снандер [6] от фирмы Е. I. du Pont de Nemours Co. запатентовали способы удаления натрия из раствора силиката натрия посредством ионного обмена и выращивания частиц до желаемого размера в процессе концентрирования золя выпари­ванием. Благодаря этим работам были созданы стабильные прозрачные золи, содержащие 30 % кремнезема в виде одно­родных частиц диаметром 10—15 нм. С того времени масштабы практического применения коллоидного кремнезема выросли, и ниже перечисляются виды его использования в соответствии с теми задачами, для которых нужен такой кремнезем.

1. Приготовление енлнкагелей с необходимыми характери­стиками: удельной поверхностью, размером пор, механической прочностью, определяемыми размером частиц коллоидного кремнезема; например для использования таких енликагелей в качестве основных катализаторов и адсорбентов.

2. Получение загущенных и связанных волокнистых и гра­нулированных материалов посредством введения золя и после­дующего высушивания системы до образования жесткой струк­туры геля. Это находит применение при изготовлении, напри­мер, точных литейных форм, отформованных огнеупорных изделий и высокотемпературных изоляционных материалов.

11 Заказ Л» Ї50

3. Увеличение коэффициента трения между трущимися по­верхностями («невидимый песок»), что используется, например, на железнодорожных рельсовых путя-х, натертых вощеных полах и для текстильных волокон.

4. Приготовление средств для уменьшения склеивания и слипания органических пленок, а также для снятия статических зарядов с таких пленок.

5. Проведение обработок поверхностей для устранения воз­можности их загрязнения. Это достигается путем заполнения золем микропор пористых материалов и получения ультраполи­рованной олеофобной их поверхности, чтобы исключить накоп­ление на них загрязняющих частиц. Такой обработке могут подвергаться, например, ткани, бумага и окрашенные по­верхности.

6. Придание различным поверхностям гидрофильных, олео - фобных свойств благодаря присутствию на поверхности крем­неземных частиц высокополярных групп SiOH. Примером могут служить печатные формы, используемые для офсетной печати.

7. Повышение или понижение адгезии между поверхностями в зависимости от применяемой подложки и способа нанесения коллоидного кремнезема. Это находит применение при обра­ботке поверхностей, например органических пленок, стекол и металлов.

8. Использование в качестве компонента: а) для создания тонких тугоплавких, непроводящих пленок на электропроводных поверхностях, например при обработке металлических пласти­нок, используемых в сердечниках трансформаторов; б) для создания электропроводных пленок на непроводящих материа­лах, например при получении графитированных покрытий на бумаге. '

9. Использование в качестве агентов, вызывающих форми­рование поперечных связей, загустителей и наполнителей в ор­ганических полимерных материалах, что обеспечивается посред­ством связывания полимерных цепочек с равномерно распре­деленными коллоидными частицами кремнезема. Это находит применение при получении, например, искусственных кож, изде­лий из вспененного латекса, эластомеров.

10. Употребление в качестве агента для полирования крем­невых пластин.

11. Придание системам определенных поверхностно-актив­ных свойств: флокулирующих, коагулирующих, диспергирую­щих, стабилизирующих, эмульгирующих, суспендирующих; при­дание антипенных свойств.

12. Регулирование вязкости систем: загущение, застудне­вание.

13. Образование адсорбционных пленок на поверхностях; получение оптических эффектов.

14. Использование в фотографии в качестве компонента в многослойных пленочных системах.

15. Применение в биологических исследованиях; получение питательных сред или сред при исследованиях методом центри­фугирования.

16. Получение реакционноспособного кремнезема.