R - ArchiMeD

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O
O
H3C
CH3
Cl -
Benzethoniumchlorid (BztCl)
3 Theoretische Grundlagen
Abb. 3.2: Für die Polykondensation von Alkoxysilanen in µ-Emulsion verwendete
Tenside
Wie bei der Polymerisation in µ-Emulsion hängt auch bei der Polykondensation
der Alkoxysilane die Größe der entstehenden Teilchen vom Flottenverhältnis S
(Gleichung 3.1) ab. Allerdings läßt sich dieser Zusammenhang nicht ausnahmslos
durch eine Stabilisierung der µ-Gelpartikel durch die Tensidschicht auf der
Kugeloberfläche erklären, wie dies für µ-Gelpolymerisate gilt [10, 11, 61, 62],
sondern es müssen zusätzliche Effekte betrachtet werden. Zum einen erfolgt eine
Selbststabilisierung der Partikel durch hydrophile Oberflächenfunktionalitäten
(Hydroxy-, Alkoxy- und Silanolatgruppen) sowie polare Siloxanbindungen, zum
anderen stabilisiert das Tensid wahrscheinlich unpolare Gruppen auf der
Partikeloberfläche (vorwiegend Alkylreste R'), die destabilisierend auf das Teilchen
wirken. Insgesamt nimmt jedoch auch hier innerhalb des Stabilitätsbereichs der
Dispersion bei steigendem Flottenverhältnis die Teilchengröße und das
Molekulargewicht ab.
Die Untersuchung des Einflusses der Katalysatormenge auf die
Polykondensation der Alkoxysilane unterstützt die Selbststabilisierungstheorie der
Teilchen, da mit steigender Katalysatorkonzentration die Anzahl an Silanolatgruppen
auf der Partikeloberfläche zunimmt, was zu besserer Wasserlöslichkeit führt.
Während der Reaktion sinkt der pH-Wert bis zum Pufferbereich des
Silanol/Silanolatsystems kontinuierlich ab, da sowohl das Methoxy/Silanolat- wie
auch das Silanol/Silanolat-Gleichgewicht auf Seiten des Silanolats liegen, d. h. es
wird NaOH zur Silanolatbildung verbraucht.
+ NaOH,
- MeOH
MeSi(O½) 2OCH3 MeSi(O½) 2O - Na +
N
Dodecylbenzolsulfonsäure (DBS)
+ H2O,
- NaOH
MeSi(O ½) 2OH
Auch durch eine Variation der Reaktionstemperatur werden die
Partikelparameter beeinflußt, so gibt es einen Temperaturbereich von 20 - 60°C, in
SO3H