Силикагель, его получение, свойства, примение - Неймарк И.Е.
Скачать (прямая ссылка):
78
возрастая при переходе от метилового к амиловому спирту, а затем оставаясь почти неизменной с дальнейшим ростом молекулярного.веса спирта.
В то же время условный момент жидкости, принятый в работе [166] в качестве характеристики интенсивности взаимодействия, закономерно возрастающий с увеличением молекулярного веса спирта, не может объяснить предела изменения объема пор.
Таким образом, приведенные нами результаты со всей очевидностью подтверждают необходимость учета при фор ми-
а,имоль/г
Рис. 23. Схематическое изоб. Рис. 24. Изотермы адсорб-
ражение скелета аэрогеля Ж- ции паров метилового спирта
иа аэрогеле (2) и ксерогелях,
ровании пористой структуры „ ™уче0н"^ ,« аэРогеля О силикагелей интенсивности 11 гидрог я взаимодействия интермицеллярной жидкости со скелетом геля. При этом ни дипольный момент жидкости, ни условный момент как характеристики полярности не могут быть приняты в качестве количественного критерия интенсивности взаимодействия, хотя это не исключает возможности привлечения их в отдельных случаях для объяснения частных закономерностей.
При замене воды гидрогеля уксусным ангидридом с последующей сушкой при 200° С был получен высокоемкий силикагель с общим объемом пор 4,0 смг1г (образец «Ж») [184]. По своей структуре он относится к классу аэрогелей, которые обычно получают из алко- или эфирогеля при нагревании их в автоклаве выше критической температуры
79
Деформация аэрогеля Ж под действием различных жидкостей
органической жидкости. Таким образом, нам удалось получить аэрогель безавтоклавным методом.*
Согласно электронномикроскопическому исследованию, скелет аэрогеля Ж образован шаровидными частицами (рис. 23), сцепленными между собой в нити, которые переплетаются, образуя рыхлую структуру, наподобие сетчатой, с сохранением значительного объема свободного пространства. По своей структуре аэрогель обнаруживает сходство с
гидрогелем,отлича-Та блица 23 ясь от последнего газообразной дисперсионной средой [42]. Подобно гидрогелю, он обладает эластичным скелетом и, будучи смочен водой, сильно сжимается при ее испарении.
На рис. 24 представлены изотермы адсорбции паров метилового спирта на аэрогеле (адсорбционная ветвь до Р1Р% -¦= 0,6) и ксерогелях, один из которых получен высушиванием смоченного водой аэрогеля, другой —обезвоживанием гидрогеля (В). Как видно из сопоставления изотерм, сжатие аэрогеля сопровождается значительным уменьшением объема пор (почти в четыре раза), образуя сравнительно мелкопористую структуру ксерогеля. При этом адсорбционно-десорбционные изотермы в области низких относительных давлений совпадают, указывая тем самым на близкие величины удельной поверхности обоих образцов. Аналогичное явление наблюдалось в работе [200]. Ксерогель, полученный обезвоживанием гидрогеля, отличался от образца Ж-1 несколько большим объемом пор и меньшей удельной поверхностью (440 м2/г). Основываясь на этих данных, мы можем констатировать сходство структуры аэрогеля со структурой первоначально образовавшегося влажного геля.
В связи с этим аэрогель Ж был использован в качестве
Жидкость ст, дин/см е см3/с
Вода 72,8 81 0,72
Глицерин 63,4 56,2 1,33
Анилин 42,9 7,2 1,85
Толуол 28,43 2,29 3,01
* Идентичным методом был получен аэрогель путем замены воды гидрогеля кремниевой кислоты трикрезолом 1199].
80
модельного образца для выяснения роли капиллярных сил в формировании пористой структурысиликагелей.Втабл. 23 представлены, структурные характеристики силикагелей, полученных из аэрогеля Ж путем пропитки его различными жидкостями с последующим их испарением. Из данных таблицы следует, что наибольшее стягивание скелета аэрогеля и, следовательно, уменьшение объема пор происходят при пропитке его водой, затем эффект ослабевает с уменьшением поверхностного натяжения жидкости. Между
Таблица 24 Сжатие азрогеля под действием водных растворов уксусной кислоты
I серия II серия
ст, дин/см Г2 , см3/г а, дин/см У% , см'/г
32,3 3,33 27,8 2,53
43,7 1,40 46,4 1,72
52,7 1,06 58,2 1,21
тем эти результаты можно связать с изменением диэлектрической проницаемости жидкой фазы е [201].
Таким же образом поддаются интерпретации изменения в пористой структуре аэрогеля, вызванные пропиткой его растворами различной концентрации уксусной кислоты. Как видно из табл. 24, с увеличением поверхностного натяжения жидкой фазы или увеличением диэлектрической проницаемости среды суммарный объем пор силикагеля уменьшается. Такая же картина наблюдается для водно-спиртовых растворов.
Как показали дальнейшие исследования [138], все си-ликагели, получаемые из органогелей, обладают такими же свойствами, как образец Ж. Будучи высушены после пропитки водой, они возвращаются к структуре силикагелей, соответствующей исходным гидрогелям.
Мицюк и Высоцкий [202, 203] установили, что лабильный скелет ксерогелей, полученных из алкогелей, претерпевает сжатие в процессе снятия изотерм адсорбции паров метанола, воды и бензола. Авторы пришли к заключению, что сжатие скелета геля происходит при десорбции капиллярно-сконденсированной в порах жидкости. Свои результаты
