Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

ИК-спектры исследуемых образцов подтверждают, что процесс гидрофобизации образцов оксида кремния ПМГС осуществляется при участии свободных силанольных групп с образованием новых связей, о чем свидетельствует снижение интенсивности во всех случаях полос 3450 см-1, связанных с наложением поглощения валентных колебаний группы Si-OH и колебаний адсорбированной на поверхности оксидов кремния молекул воды [5, 6]. Также наблюдается сдвиг полос поглощения 965, 974 и 953 см-1 в низкочастотную область и появление полос 914, 907, 900 см-1, вероятно, соответствующих колебаниям связи Si-CH3 (рис. 1, б). В образцах оксидов кремния после гидрофобизации также можно отметить присутствие новых полос поглощения 2178, 2180 и 2173 см-1, соответствующих валентным колебаниям связи Si-H группах O2-S i-H 2 и O3-Si-H. Содержание OH-групп (моль/г) в исследуемых образцах определяли по данным термогравиметрического анализа (ТГА) оксидов кремния в диапазоне температур 200-1100 °С (после удаления адсорбированной воды при T = 25-200 °С) с использованием термогравиметрического анализатора “TGA/DSC 1” (METTLER-TOLEDO, Швейцария) — табл. 1. Таблица 1 Текстурные характеристики образцов оксида кремния Образец Содержание силанольных групп, моль/г Текстурные характеристики до гидрофобизации после гидрофобизации S b e t, м2/г Vtot, см3/г D, нм S b e t, м2/г Vtot, см3/г Dпор, нм Белая сажа 1,91 • 10-3 105 0,64 24 93 0,84 28 Аэросил 1,47 • 10-3 321 0,83 10 244 0,98 15 Текстурные характеристики образцов были исследованы методом низкотемпературной сорбции азота на приборе “ASAP 2020” (Micromeritics, США) после дегазации исследуемого материала в вакууме при температуре 350 °С в течение 3 ч. Удельную поверхность образцов (S b e t) и общий объём пор (Vtot) и средний диаметр пор определяли методом БЭТ (рис. 2, табл. 1). 0,0 0.2 0.4 0,6 0.8 1.0 О 20 40 60 80 Р/Ро D, п т Рис. 2. Изотермы сорбции (а), распределение пор по размерам (б): I — белая сажа; II — аэросил На рисунке 2 можно наблюдать, что изотермы сорбции исследуемых образцов оксида кремния имеют форму, характерную для материалов с заполнением мезопор в области высоких относительных давлений — 0,7-1 (III тип в соответствие с классификацией UPAC). Для белой сажи распределение пор по размерам рассредоточено в диапазоне 10-80 нм. Для аэросила наряду с крупными порами присутствует значительная доля пор диаметром < 5 нм, что, возможно, влияет на содержание силанольных групп (табл. 1). Из данных табл. 1 следует, что гидрофобизация поверхности частиц оксида кремния приводит к снижению удельной поверхности образцов и увеличению среднего диаметра пор. В образцах оксида кремния наблюдается увеличение показателя общего объёма пор. Большее содержание силанольных групп наблюдается в образце с меньшей удельной поверхностью (белая сажа). Гидрофобные свойства образцов оксида кремния после обработки ПМГС оценивали с помощью лабораторного гониометра “RAME HART Model 500” (США) путем измерения величины краевого угла на поверхности предварительно спрессованных частиц. Расчет среднего значения краевого угла производили по формуле: 0ср. = 0n/n, где n — количество измерений. По результатам испытаний было определено, что после гидрофобизации образцов оксида кремния ПМГС наблюдается устойчивое супергидрофобное состояние поверхности всех исследуемых кремнезёмов с показателями величины краевого угла смачивания более 150 градусов. Минимальное содержание гидрофобизированных кремнезёмов в ОПС в качестве функциональных наполнителей составило 5 %. При данном содержании функциональных наполнителей огнетушащие композиции приобретают супергидрофобные свойства, что позволяет обеспечить снижение слеживаемости ОПС за счет формирования барьерного защитного слоя на частицах водорастворимого аммония фосфата. Для оценки влияния введения в ОПС 5 % (мас.) гидрофобизированных кремнезёмов на реологические свойства составов были приготовлены образцы на основе двухфракционного фосфата аммония с размерами 559