Нанокоагуляция и ее влияние на связывание воды в композитной системе нанокремнезем—полиметилсилоксан

Abstract

Изучено формирование композитной системы на основе равных количеств гидрофобного, пористого полиметилсилоксана (ПМС) и гидрофильного нанокремнезема А-300. Показано, что при формировании композитной системы удельная поверхность материала существенно понижается, что связано с тесным контактом между гидрофобными и гидрофильными частицами. При добавлении к композитной системе воды, в процессе гомогенизации в условиях дозированной механической нагрузки, проявляется эффект нанокоагуляции — формирование наноразмерных частиц гидратированного кремнезема внутри полиметилсилоксановой матрицы, регистрируемых на ТЭМ-микрофотографиях. При измерении величины межфазной энергии ПМС и композита ПМС/А-300 методом низкотемпературной ¹Н ЯМР-спектроскопии установлено, что эффект нанокоагуляции проявляется в уменьшении (по сравнению с исходным ПМС) энергии взаимодействия воды с поверхностью композита, полученного в условиях малых механических нагрузок, и ее увеличении при использовании высоких механических нагрузок.

Вивчено формування композитної системи на основі однакових кількостей гідрофобного, пористого поліметилсилоксану (ПМС) і гідрофільного нанокремнезему А-300. Показано, що за умов формування композитної системи питома поверхня матеріалу істотно знижується, що пов’язано з тісним контактом між гідрофобними та гідрофільними частинками. У випадку додавання до композитної системи води, в процесі гомогенізації в умовах дозованого механічного навантаження, виявляється ефект нанокоагуляції — формування нанорозмірних частинок гідратованого кремнезему всередині поліметилсилоксанової матриці, що реєструється на ТЕМ-мікрофотографіях. За результатами вимірювання величини міжфазної енергії ПМС і композита ПМС/А-300 методом низькотемпературної ¹Н ЯМР-спектроскопії встановлено, що ефект нанокаоагуляції виявляється в зменшенні (порівняно з вихідним ПМС) енергії взаємодії води з поверхнею композита, отриманого в умовах малих механічних навантажень, і її зростання у разі використання високих механічних навантажень.

The formation of a composite system on the basis of equal amounts of hydrophobic porous polymethylsiloxane and hydrophilic nanosilica A-300 is studied. It is shown that, during the formation of the composite system, the specific surface of the material is substantially reduced, which is due to the close contact between the hydrophobic and hydrophilic particles. When water is added to the composite system, in the process of homogenization under the conditions of the metered mechanical load, the effect of nanocoagulation arises as the formation of nanosizedparticles of hydrated silica inside the polymethylsiloxane matrix, which is registered on TEM-microphotographs. When measuring the magnitude of the interphase energy of PMS and the composite PMS / A-300 by the method of low-temperature ¹Н NMR spectroscopy, it is established that the effect of nanocoagulation is manifested in the decrease (in comparison with the initial PMS) of the energy of interaction of water with the surface of the composite obtained under conditions of small mechanical loads and its growth, when high mechanical loads are used.