Дослідження світлорозсіюючих властивостей Al2O3 – SiO2 залежно від умов його одержання

Вступ

Для регулювання в’язкості клею, лаків та інших систем часто використовують ультрадисперсні аморфні кремнеземи. Вони можуть надавати цим дисперсіям і інших цінних властивостей, зокрема тиксотропності. Немаловажним є характер одержуваних покриттів. Від того чи будуть вони гладкими і блискучими чи, навпаки, матовими залежать декоративні характеристики виробів.

Коефіцієнт заломлення світла для чистого аморфного силіцій (ІV) оксиду дорівнює 1,452. Органічні середовища з близьким значенням nд20 з наповнювачем будуть прозорими. Чим більша різниця цих характеристик, тим мутніша буде дисперсія.

В певних межах регулювати прозорість систем можна комбінуючи співвідношення компонентів суміші з меншим показником заломлення і компонентів з більшим від 1,452 показником заломлення світла.

Похідні бензину мають показник заломлення біля 1,60 (для аніліну nд20=1,586) і тому з пірогенним SiO2 дають непрозорі дисперсії. Добитися прозорості таких систем можна добавкою спиртів, показник заломлення яких менше ніж в SiO2 (для н-бутанолу nд20 = 1,399).

Якщо, наприклад, на одну частину мутної дисперсії SiO2 в аніліні добавити 1,5 частини бутанолу колоїдна система стане прозорою. Цей принцип можна застосувати до багатьох інших рідин. Однак, ми часто обмежені можливостями зміни компонентів композицій, а тому єдиним шляхом впливу на декоративні та інші їх властивості залишається зміна дисперсності та хімії поверхні діоксиду силіцію.

Експериментальна частина

Зразки ультрадисперсного аморфного силіцій (ІV) оксиду з питомою поверхнею (Sпит.) 200 і 350 м2/г, одержані методом високотемпературного гідролізу тетрахлорсилану в полум’ї суміші гідрогену в повітрі, були використані у водних дисперсіях та в поліефірах. Бралось до уваги, що частинки діоксиду з розміром 30-40 нм (Sпит. = 200 ± 25 м2/г) мають непористу структуру і практично ідеально сферичну форму. При Sпит. ? 300-330 м2/г форма частинок відчутно змінюється [1]. Первинні частинки SiO2 можуть за рахунок коагуляції утворювати агрегати з розмірами на 1-2 порядки більшими. При внесенні в рідинне середовище ці агрегати при достатній інтенсивності перемішування можуть дробитися [2]. Випробування зразків показало більшу ефективність SiO2 з Sпит. = 350 м2/г відносно зразка з Sпит. = 200 як по загущуючій, так і по світлорозсіюючій здатності. Однак, світлорозсіююча здатність в обох випадках була незначною. Тому з метою зміни хімії поверхні оксиду нами використано відомий [3] метод заміщення структурних OH – груп органічними групами шляхом хемосорбції алкілхлорсиланів.

Методично в першому випадку зразки SiO2 обробляли 2 год. в парах триметилхлорсилану (АМ – 1,2), в результаті групи ?Si–ОН поверхні були заміщені на триметилсилильні групи ?Si–О–Si(СН3)3. В другому випадку порошок SiО2 змочували диметилдихлорсиланом (ДМДХС) і після витримки 1 год. добавляли воду, щоб прогідролізувати залишок (ДМДХС) та відмити від НСl (АМП-1,2). В обох випадках продукт сушили, піддаючи термообробці на протязі 2 год. при температурі 300 ?С з віддувкою азотом. Гідрофобність таких зразків досягала 99 % і більше. Після змочування етиловим спиртом порошки легко вводились як у водні, так і неводні середовища.

Було проведено дослідження світлопропускання водних дисперсій з використанням фотоколориметра ФЕК – 3 (жовтий світлофільтр, л = 590 нм) та відбиття світла для визначення блиску поліефірного покриття на блискомірі ФБ-2 (методика ГОСТ 896 – 89).

Результати вимірювання для першої серії дослідів приведено на рис. 1.

З приведених даних можна зробити висновок, що при зберіганні для всіх зразків загальної тенденції зростання світлорозсіювання із збільшенням концентрації діоксиду силіцію для зразків модифікованих ДМДХС у рідкій фазі (АМП-1,2) ця залежність більш яскраво виражена .

Пояснити цей факт, на нашу думку, можна тим, що за рахунок утворення поліметилсилоксанового покриття фіксується вторинна структура з утворених агрегатів SiO2, які мають більші розміри і відповідно більшу розсіюючу здатність.

Використана література

Wagner E., Brыnner H., Angew. Chem. № 19, 744, 1960.

Хома М. І. Розробка неперервного процесу синтезу органоаеросилів. Реф. дис. к. т. н., Львів, 1975.

Чуйко О. О. Хімія поверхні кремнезему. – К.: Наукова думка, 2001.