Химия кремнезема ч.2 - Айлер Р.
Скачать (прямая ссылка):
Силикагели шаровидной формы приготовляются путем разделения первичной кремневой кислоты или коллоидного золя на мелкие капельки перед процессом гелеобразования. Структура такого геля сходна со структурой массивных, сплошных образцов гелей, сформированных при тех же самых условиях. Такие капельки можно суспендировать в воздушной среде и затем высушивать или же суспендировать в несмешиваю-щейся жидкости, в которой капельки затвердевают. Подобные капельки могут также формироваться в водной фазе посредством коацервации коллоидного кремнезема при добавлении органическоого агента; образующиеся' капельки затем затвердевают.
Осажденный кремнезем образуется в том случае, когда первичные частицы кремнезема коагулируют в водной среде в виде рыхлых агрегатов, которые выделяют, промывают и высушивают. Коагуляцию можно осуществлять посредством добавления соли с высокой концентрацией или добавления других коагулянтов, таких, например, как аммиак, способных смешиваться с водой растворителей или некоторых типов органических веществ. Когда первичные частицы по размеру больше чем 5—10 нм, то они могут лишь слабо связываться друг
634
Глава б
с другом. Если затем создаются условия для образования структуры с открытой упаковкой, то частицы могут легко отрываться и диспергировать в таких средах, как масла или каучук.
Аэросилы, или пирогенные кремнеземы — порошки, приготовленные конденсированием кремнезема из паровой фазы при повышенной температуре. Пар кремнезема можно получать следующими способами: а) прямым испарением БЮ2; б) восстановлением БЮ2 до летучего соединения БЮ, которое затем повторно окисляется; в) окислением, летучих соединений кремния, таких, как хлориды или сложные эфиры; г) гидролизом паровой фазы Б1Р4.
Филлокремнезем (листоподобный) и лепидоидальный (че-шуйчатоподобный) кремнезем менее известны и плохо охарактеризованы, но в основном состоят из частиц слоистой или пластинчатой формы. Как уже рассматривалось в гл. 1, существует несколько типов таких кремнеземов в зависимости от способа их получения.
Органофильные кремнеземы приготовляются из всех вышеприведенных типов порошков путем нанесения на поверхность мономолекулярного хемосорбированного слоя, состоящего из органических групп, присоединенных к поверхностным атомам через связи Б]—С, Б!—О—С, Б!—ОЫ+—С, Б1—О—М—О—С (где М — многовалентный катион металла).
Алюмосиликатные анионы могут внедряться в кремнеземную поверхность, создавая на ней более сильный анионный заряд с большей катионообменной способностью и большей кислотной каталитической активностью.
Быстро растет поток научно-технических публикаций, имеющих отношение к различным аспектам тонкодисперсных кремнеземов, как правило связанным с какими-либо конкретными приложениями или областями технологии. В ряде обзоров [1 — 10в] в большинстве случаев достаточно подробно обобщены разнообразные аспекты силикагелей и порошков.
Несмотря на большой объем литературы, кажется, что различные проблемы этой темы еще не сведены вместе в один удобный источник информации.
Физические характеристики
Большинство методов получения характеристик приложимо в равной мере и к силикагелям, и к порошкам. Фон Бузах [Юг] в 1937 г. четко установил переменные величины, ¦ которые должны приниматься в расчет при определении агрегированных структур:
1. Размер и форма первичных частиц.
Силикагели и порошки
635
2. Пространственное распределение частиц, включая порядок и плотность упаковки (см. рис. 5.1).
3. Прочность связи между частицами (коалесценция).
Автор далее указал, что размер частиц влияет на величину удельной поверхности; кроме того, при данной плотности упаковки размер частиц определяет и размер пор или «меж-мицеллярных промежутков», 'полностью пронизывающих агрегат или гель.
Размер первичных частиц
Методы определения подробно рассматривались в гл. 4 в связи с описанием коллоидных частиц в кремнеземных золях, причем такие частицы во многих случаях перед получением их характеристик высушивались до силикагеля или порошка. Поэтому те же самые методы приложимы и в настоящем случае.
Электронно-микроскопические снимки
Даже в компактных силикагелях, когда первичные частицы упакованы плотно вместе, представляется возможным различать первичные частицы в тонком срезе кусочка геля. Применяя методики, разработанные Коханом и Уотсоном [11] для частиц газовой сажи, можно измерять видимый диаметр частиц-в тех случаях, когда частицы располагаются таким образом, что их силуэты на поперечном срезе охватывают более половины круга. После измерения размеров нескольких . сотен частиц можно подсчитать средние величины их диаметров, выражаемые как среднечисленный диаметр йп или как средне-поверхностный диаметр й8. Последняя величина представляет собой диаметр частицы, имеющей удельную поверхность, равную средней величине удельной поверхности, подсчитанной для всех измеренных частиц:
I — к
I пА
?=1
где щ — число частиц в г'-м интервале размеров диаметров, для которого среднее значение диаметра равно йи к. — число таких интервалов.
Величина удельной поверхности 5С может быть подсчитана из среднеповерхностного диаметра йэ при допущении, что частицы представляют собой плотный аморфный кремнезем
