ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2024
Просмотров: 96
Скачиваний: 1
50-часовое нагревание образцов при температурах 200 и 300° не приводит к существенному изменению смачиваемос ти. Водоотталкивающая высокополимерная пленка стой ка к воздействию температур 200 и 300°. При температуре
о |
Ю |
20 |
30 |
40 |
50 в |
Рис. 10. Изменение угла смачивания |
гидрофобизирован- |
||||
ных раствором |
CH3SiCl3 |
пористых |
пластинок, |
получен |
ных спеканием смеси порошков кварцевого и термостой
кого стекла |
в процессе выдерживания их при различ |
|
ных температурах: |
а |
— при 200®; б — при 300е; с — при 400°. |
же 400° угол смачивания быстро уменьшается и уже через 5 час. достигает 80°.
Этот результат не противоречит результатам дифферен циального термографического анализа, при котором дест рукция пленки в результате быстрого нагрева интенсивно» протекает при температуре 600—699°.
Природа связи кремнийорганической пленки с сили катами еще не установлена достаточно определенно, номожно предположить два направления:
1) кремнийорганическая пленка удерживается на по верхности ван-дер-ваальсовыми силами;
2) пленка химически фиксируется на поверхности ма териалов.
В частности, точно не установлена природа связи высо кополимерной кремнийорганической пленки со стеклом.
В последнее время в литературе [Г] дается предпочтение химической форме связи водоотталкивающей пленки со стеклом. Указывается, что поверхность стекла при нор мальных атмосферных условиях состоит в основном из открытых гидроксильных групп. При взаимодействии ее
схлорсиланом (если А представляет нереагирующую
часть) получают химически фиксированную пленку
|
ОН ' С1\ с - / СИ» |
о |
ус н я |
||
|
S i / |
с\/ |
\ с н |
Si / |
^Si'' |
, / |
чо н , |
ы |
|
/ о / |
Х СН3 + 4НС1. |
‘Ч |
/ОН |
CL |
Х Н 3 |
/ ° \ |
/ спз |
|
S i/ - |
x Si / |
/ о / / сн з |
||
|
ОН |
||||
|
|
C l / |
х с н . |
|
|
Полученные нами термограммы кремнийорганической пленки на стекле и пленки, снятой с раствора, дали мак симум экзотермы при различных температурах. При этом разложение пленки, снятой с раствора, наступило при температуре 460°, а пленки на кварцевом стекле — при температуре 699°. Более высокая стойкость пленки на стек-^ ле может быть объяснена влиянием формы связи ее с ма териалом. Такой связью, влияющей на прочность удержи вания метальных групп кремнием, может быть химическая связь.
Высокая термостойкость кремнийорганических гидро фобных пленок позволяет наносить их на поверхности, подвергающиеся нагреву до 250—300°. Исследование ве лось на кварцевом и термостойком стекле. Эти стекла имеют минимальные коэффициенты линейного расширения. На-
96
личие в поверхностных пленках кремнийорганических полимеров на основе CH3SiCl3 поперечных кислородных “связей приводит к понижению эластичности этих пленок, к нарастанию хрупкости. Структура полимерных пленок на основе CH3SiCl3 имеет вид
с н 3 |
о |
I |
с н я |
||
I |
I |
I |
—О—Si—О—Si—О—Si—о —
|
! |
I |
|
I |
|
1 |
СН3 |
I |
|
СН3 |
о |
СН3 |
о |
|
I |
I |
|||
I |
I |
I |
' |
I |
•—О—S i—О—Si—О—Si—О—Si—О—
1 |
1 |
1 |
1 |
В связи с такой структурой пленок большой интерес |
|||
представляет изучение |
изменения |
их свойств при изме |
нении в процессе нагревания размеров изделия, на кото ром закреплена пленка.
К. А. Андрианов указывает, что эластические свойства кремнийорганических полимеров мало зависят от темпера туры. Особенно высокие эластические свойства линейных полиорганосилоксанов связаны с химической структурой, формой и объемом молекулы. Больший объем атома крем ния по сравнению с атомом углерода обеспечивает боль шую подвижность связанных с ним органических групп и гибкость цепи молекулы полимера. Исследование сжатия пленки на основе (CH3)2SiCl2 на воде показало [7], что кислород, связанный с кремнием, ориентируется к воде.
Приведенные подсчеты показали, что объем звена (CH3)2SiO |
|
о |
о |
составляет 132 А, |
толщина пленки — 5,0 А, а площадь |
о
основания звена — 22,9 А. При сжатии толщина пленки
7 У37 |
9? |
увеличивается до 12,7 А. На основании этих данных установлено, что молекулы полидиметилсилоксана имеют форму спирали, обладающей способностью сворачиваться (утолщаться) и разворачиваться (растягиваться).
Появление поперечных связей при применении трифункционального CH3SiCl3 приводит, как указывалось выше, к появлению поперечных кислородных мостиков, снижаю щих эластичность. Поэтому изучение эластических свойств покрытий на основе CH3SiCl3 представляет особый интерес.
Известно, что в результате разности в коэффициентах расширения керамических материалов и глазурей на пос ледних появляется сетка микротрещин, ухудшающих ка чество изделия. Аналогичные явления могут иметь место и на поверхности стекла, покрытого водоотталкивающей кремнийорганической пленкой.
Для исследования применялись стекла четырех составов
сразличными коэффициентами линейного расширения
(табл. 11).
Таблица 11
Химический состав и коэффициенты линейного расширения стекол
№ об |
|
|
|
|
|
|
|
Коэффи |
s io 2 |
Na20 |
MgO |
CaO |
Al.O., |
в » |
As:03 |
циент ли |
|
разца |
нейного |
|||||||
стекла |
|
|
|
|
|
|
|
расширения |
1 |
99,99* |
_ |
_ |
___ |
_ |
_ |
___ |
5 - Ю - 7 |
|
|
|||||||
о |
80,6 |
4,9 |
0,5 |
— |
1,5 |
12 |
0 . 5 |
32-10-7 |
3 |
67,57 |
9,19 |
— |
11,87 |
11,36” |
— |
— |
63-10—7 |
4 |
70,99 |
16,30 |
0.15 |
10,95 |
0,65 |
— |
— |
73-10~7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
*Кварцевое стекло.
**AI2O3 -I* Ге20„.
98
' Коэффициенты линейного расширения стекол имеют соот ношение 1:6,4:12,6 : 14,6. Образцы стекол обрабатывались ^?%-ным раствором CH3SiCl3 в толуоле. Половина об разцов оставлялась на воздухе при температуре 20°, а другая после суточной выдержки подвергалась термооб работке при температуре 300° на протяжении 0,5 часа, после чего производился замер краевого угла на образцах обеих серий (табл. 12).
Таблица 12
Угол смачивания образцов стекол водой после их гидрофобизации 7%-ным раствором CH3SiCl3
|
Краевой угол воды (в град.) |
|
|
|
|
на образцах стекла |
Изменение |
|
|
№ образца |
|
|
Коэффициент |
|
|
подвергнутых |
краевого |
||
стекла |
выдержанных |
угла после |
линейного |
|
|
термообра |
термообработ |
расширения |
|
|
при 20* в те |
ботке при |
ки, град. |
|
|
чение 24 час. |
300* в течение |
|
|
|
|
0,5 часа |
|
|
1 |
85 |
105 |
+ 2 0 |
5 - 10—7 |
2 |
69 |
85 |
■+ 1 6 |
3 2 -10—7 |
3 |
69 |
86 |
+ 17 |
63 -10~ 7 |
4 |
■ 61 |
94 |
+ 3 3 |
73-10- 7 |
На всех четырех образцах стекла наблюдается рост краевого угла при термообработке. При этом максималь ный прирост краевого угла наблюдается у образца стекла, имеющего наибольший коэффициент линейного расшире ния. Это дает возможность сделать заключение об удовлет ворительных эластических свойствах водоотталкивающих пленок на основе CH3SiCl3.
7 *
Г л а в а V
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ГИДРОФОБНОСТИ , МАТЕРИАЛА
Степень гидрофобности водоотталкивающего покрытия оценивают путем замера краевого угла. Для измерения краевых углов предложено много методов. Здесь излагаются наиболее простые и достаточно точные методы.
При пропитке пористых материалов водоотталкивающая пленка обволакивает капилляры и поры в глубине мате риала. При этом для оценки качества гидрофобного покры тия недостаточно лишь замера краевого угла смачивания. Целесообразно определять также водопоглощение при пол ном погружении и капиллярном подсосе.
|
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРАЕВОГО УГЛ А |
|
||||
Метод проектирования |
изображения |
капли |
на экран |
|||
[33]. |
Схема прибора для |
измерения |
краевого угла приве |
|||
дена на рис. 11. Исследованный образец |
с |
нанесенной на |
||||
его поверхность каплей воды помещают между |
линзой . |
|||||
и источником света. Изображение |
капли |
проектируется |
||||
через |
конденсор на экран. Увеличенное |
изображение |
||||
контура капли на экране может быть |
сфотографировано |
(для этого на место экрана помещают светочувствительную
бумагу) или зарисовано остро |
отточенным карандашом. |
На полученных таким образом |
контурах проводят каса- |
100 |
|
\