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.

Lidiia Panchak, Mykhailo Choma. Investigation of the property of SiO2 to diffuse light in depending on the conditions of its obtaining. This work denoted question of the study ability to diffuse light with the examples of the amorphous SiO2 with the specific surfice 200 and 350 square metre per gram before it has been modified with silicon-organic combinations and after the modification. It is shown, that the ability to diffuse light of SiO2, modified with silicon-organic combinations ((CH3)3 SiCl; (CH3)2 SiCl2) is getting increase in contrast to the same unmodified SiO2 (fig 1).

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.