WikiDer > Гидрофобный диоксид кремния

Hydrophobic silica

Гидрофобный диоксид кремния это форма диоксид кремния (широко известный как кремнезем) который имеет гидрофобный группы химически связанный на поверхность. Гидрофобные группы обычно алкил или же полидиметилсилоксан цепи. Гидрофобный кремнезем можно обрабатывать разными способами; Такие как пылающий кремнезем, осажденный кремнезем, и с помощью аэрозоля самостоятельная сборка, все существующие в виде наночастицы.

Структура

Гидрофобный кремнезем имеет ромбический Кристальная структура (это космическая группа имя Pmna под бипирамидальной точечная группа).[1] Орторомбические структуры являются результатом растяжения кубической решетки вдоль двух ее ортогональных пар, в результате чего получается кристаллическая структура в форме прямоугольной призмы.

Орторомбические решетки Браве[2]
простоцентрированный по основаниюсосредоточенный на телесосредоточенный на лице
Ортогомбический, простой
Ортогомбический, центрированный по основанию
Ортогомбический, телесно-центрированный
Ортогомбический, центрированный по лицу

Характеристики

Гидрофобный диоксид кремния обладает водостойкими свойствами благодаря своему наноструктура и химические свойства. При нанесении на поверхность материала наночастицы прилипают к материалу-хозяину и предотвращают проникновение жидкости через шероховатую текстуру. Вода контактирует только с кончиками наночастиц, покрывающих материал снаружи. Из-за отсутствия притяжения вода отталкивается от гидрофобного кремнезема.[3]

Обработка

Первоначально кремнезем является гидрофильным из-за наличия силанол (Si-OH) группы на поверхности частицы. Эти силанольные группы могут химически реагировать с различными реагентами, делая кремнезем гидрофобным. Существует множество различных методов обработки диоксида кремния, чтобы сделать его гидрофобным, в основном путем добавления углеводородных групп.

Гидрофобный коллоидальный диоксид кремния

Белая сажа может реагировать с хлорсиланы в псевдоожиженный слой реактор при 400 ° C[4]

Гидрофобный осажденный диоксид кремния

Осажденный кремнезем может быть гидрофобизирован, например, алкилхлорсиланы или же триметилсиланол в выпавшем растворе. Гидрофобизированный диоксид кремния фильтруют, промывают, сушат и доводят до температуры 300–400 ° C для завершения реакции.[5]

Диоксид кремния с гидрофобным плазменным полимерным покрытием

Частицы кремнезема могут стать гидрофобными из-за плазменная полимеризация. В этом процессе плазменная полимеризация 1,7-октадиен (ppOD) (относящийся к диен углеводороды) используется для депозита полимер пленки на частицы кремнезема. Пленки ppOD осаждаются с помощью радиочастоты вместе с реактором, содержащим вращающуюся камеру. Используя низкий удельная энергия В условиях плазмы пленки ppOD химически делают частицы диоксида кремния гидрофобными.[6]

Используя пленки ppOD, гидрофильные полярный Группы Si-OH в самом полимере скрыты неполярный CИксЧАСу углеводородные группы, поэтому, когда он наносится в виде пленки на частицы кремнезема, они также становятся гидрофобными.[7]

Самостоятельная сборка с помощью аэрозоля

Цель этого процесса - быстро и непрерывно создавать наноструктурированный частицы, происходящие из коллоид прекурсор, содержащий растворитель и частицы кремнезема. С помощью аэрозоля самостоятельная сборка это одностадийный процесс с высокой производительностью. Процесс занимает несколько секунд с точки зрения времени реакции, и нет необходимости нагревать и химически обрабатывать частицы после проявления.

Первая часть процесса заключается в создании коллоидного предшественника, который состоит из наночастиц диоксида кремния и растворителя. Исходные наночастицы кремнезема находятся в аморфный кристаллический фаза и растворитель состоит из триметилсилилхлорид (TMCS) и этиловый спирт. Для синтеза гидрофобного наноструктурированного диоксида кремния с использованием этого метода коллоидный предшественник, содержащий растворитель и частицы диоксида кремния, распыляется с помощью генератора аэрозолей. Затем капли транспортируются газом-носителем в печь, где они нагреваются. При входе в печь этиловый спирт испаряется из коллоидного предшественника, что приводит к самосборке между частицами кремнезема и агентом для обработки поверхности TMCS.

В результате этого процесса частицы диоксида кремния объединяются в сферические наноструктурированные частицы. Группируя эти наночастицы диоксида кремния в наноструктурированную частицу, определенный процент пористость развивается внутри наноструктуры в зависимости от количества концентрации TMCS. Увеличение количества концентрации TMCS снижает удельная поверхность наноструктурированных частиц диоксида кремния. Проявленная гидрофобность является результатом химической реакции, происходящей между частицами кремнезема и TMCS. Когда исходный SiO2-ОН группы заменены гидролитически стабильным Si (CH3) групп, эта гидрофобность возникает из-за предотвращения взаимодействия частиц диоксида кремния с водой.[8]

Приложения

Гидрофобный диоксид кремния используется для решения технических проблем в ряде продуктов, включая, помимо прочего, краски, чернила, клеи, пластмассы, покрытия, тонеры, пеногасители, резинка, герметики, косметика, пищевые добавки, полиэфирные смолы, кабельные гели, и смазки. Часто изготавливается как однофазный, так и многофазный. композиты для улучшения таких свойств, как дисперсность, стабильность, водостойкость и функциональность.

Обработанный агрегированный коллоидальный кремнезем

Гидрофобный диоксид кремния можно использовать для обработки других поверхностей, чтобы сделать их гидрофобными, это связано с морфологией частиц диоксида кремния, когда они прилипают к своему хозяину. Затем частицы диоксида кремния изменяют поверхность своего материала-хозяина, что приводит к гидрофобной поверхности.

Агрегированный коллоидный диоксид кремния можно наносить на большие поверхности, чтобы сделать их гидрофобными. Микро- и наноразмерные структуры, напоминающие шаровые и блочные формы, приписываются гидрофобным характеристикам. Из-за изменения исходной текстуры поверхности шероховатость поверхности приводит к увеличению ее гидрофобности. Это связано с тем, что, когда вода соприкасается с шероховатой поверхностью, она касается только кончиков шероховатой текстуры и не проникает глубже через остальную часть занимаемой воздухом конструкции. Вода не может растекаться по поверхности, что придает ей гидрофобные свойства.[3]

Дополнительные приложения

  • Потребительские товары
  • Реология контроль
  • Приостановка и стабильность поведения
  • Модификация механических / оптических свойств

Рекомендации

  1. ^ Flanigen, E.M .; и другие. (1978). «Силикат, новое гидрофобное молекулярное сито из кристаллического кремнезема». Природа. 271 (5645): 512–516. Bibcode:1978Натура.271..512F. Дои:10.1038 / 271512a0.
  2. ^ "Орторомбический". Википедия Commons. Получено 6 декабря 2014.
  3. ^ а б Ли, Цзянь; и другие. (2011). «Изготовление супергидрофобных поверхностей с длительной стабильностью». Журнал дисперсионной науки и техники. 32 (7): 969–973. Дои:10.1080/01932691.2010.488513.
  4. ^ Brünner, H .; Шютте, Д. (1965), Chem. Ing. Tech., 89: 437 Отсутствует или пусто | название = (помощь)
  5. ^ DE-AS 2,435,860, Reinhardt, H. & et al., Выдано 25.07.1974 г. 
  6. ^ Ахаван, Бехнам; и другие. (2013). «Настройка гидрофобности частиц диоксида кремния, покрытых плазменным полимером». Порошковая технология. 249: 403–411. Дои:10.1016 / j.powtec.2013.09.018.
  7. ^ Ахаван, Бехнам; и другие. (Ноябрь 2013). «Эволюция гидрофобности в плазменных полимеризованных 1,7-октадиеновых пленках». Плазменные процессы и полимеры. 10 (11): 1018–1029. Дои:10.1002 / ppap.201300055.
  8. ^ Хи Дон Чан; Дэ Суп Кил; Ханквон Чанг; Кук Чо; Сон Гён Ким; Кён Джун О (2010). «Приготовление гидрофобных наноструктурированных частиц диоксида кремния путем самосборки с помощью аэрозоля». 10-я Международная конференция IEEE по нанотехнологиям. С. 511–514. Дои:10.1109 / NANO.2010.5697911. ISBN 978-1-4244-7033-4.