Хімія, фізика та технологія поверхні, 2016, 7 (1), 12-19.

Квантовохімічне моделювання процесів гідрофобізації поверхні силікатних матеріалів силіконатами лужних металів



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp07.01.012

A. G. Grebenyuk, D. B. Nasiedkin, Yu. V. Plyuto

Анотація


Методом теорії функціоналу електронної густини досліджено взаємодію аніонів метилсилікатної CH3Si(OH)2O– та фенілсилікатної C6H5Si(OH)2O– кислот з поверхнею кремнезему. На основі аналізу розрахованих енергетичних характеристик оцінено імовірність перебігу цих процесів. Встановлено, що реакціям утворення метилсилікатної CH3Si(OH)3 та фенілсилікатної C6H5Si(OH)3 кислот з їхніх аніонів в присутності діоксиду вуглецю для зв’язування гідроксид-іонів в формі гідрокарбонат іонів сприяє гідратація аніонів (енергетичний ефект складає –61 та –46 кДж/моль відповідно для метилсилікатної та фенілсилікатної кислот). Конденсація метилсилікатної кислоти з силанольними групами поверхні кремнезему є більш ефективною, ніж фенілсилікатної (енергетичний ефект складає відповідно –36 та –26 кДж/моль).

Ключові слова


силікатні матеріали; гідрофобізація; силіконати лужних металів; діоксид вуглецю; квантовохімічне моделювання

Повний текст:

PDF

Посилання


1. Lyons A. Silicons, Silanes and Siloxanes. In: Construction Materials Reference Book. 2nd Edition. (D. Doran, B. Cather, eds., Routledge, 2013).

2. Fic S., Barnat-Hunek D. The effectiveness of hydrophobisation of porous building materials by using the polymers and nanopolymers solutions. Int. J. Mater. Sci. Eng. 2014. 2(2): 93. https://doi.org/10.12720/ijmse.2.2.93-98

3. Syed A., Donadio M. Silane sealers/hydrophobic impregnation – the European perspective. Concrete Repair Bulletin. (Sept./Oct. 2013): 12. http://www.icri.org/PUBLICATIONS/2013/PDFs/septoct13/CRBSeptOct13_Syed-Donadio.pdf

4. Kather W.S., Torkelson A. Sodium methylsiliconate – nature and applications. Ind. Eng. Chem. 1954. 46(2): 381. https://doi.org/10.1021/ie50530a049

5. Műller R., Meier G., Rotzsche H. Űber Silikone. LV. Kryoskopische Molgewichtsbestimmungen an Kalium- und Natriummethylsilikonat mit geschmolzenem Glaubersalz. J. Inorganic General Chem. 1962. 314(5–6): 291. https://doi.org/10.1002/zaac.19623140507

6. Okumoto S., Fujita N., Yamabe S. Theoretical study of hydrolysis and condensation of silicon alkoxides. J. Phys. Chem. A. 1998. 102(22): 3991. https://doi.org/10.1021/jp980705b

7. Kudo T., Gordon M.S. Theoretical studies of the mechanism for the hydrolysis of silsesquioxanes. 1. Hydrolysis and initial condensation. J. Am. Chem. Soc. 1998. 120(44): 11432. https://doi.org/10.1021/ja980943k

8. Uchino T., Sakka T., Ogata Y., Iwasaki M. Mechanism of hydration of sodium silicate glass in asteam environment: 29Si NMR and ab initio molecular orbital studies. J. Phys. Chem. 1992. 96(18): 7308. https://doi.org/10.1021/j100197a031

9. Demianenko E., Ilchenko M., Grebenyuk A., Lobanov V. A theoretical study on orthosilicic acid dissociation in water clusters. Chem. Phys. Lett. 2011. 515(4–6): 274. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2011.09.038

10. Kravchenko A.A., Demianenko E.M., Grebenyuk A.G., Lobanov V.V. Quantum chemical simulation of silica surface protolytic equilibrium. Him. Fiz. Tehnol. Poverhni. 2014. 5(1): 16. [in Ukrainian].

11. Schmidt M.W., Baldridge K.K., Boatz J.A., Elbert S.T., Gordon M.S., Jensen J.H., Koseki S., Matsunaga N., Nguyen K.A., Su Sh., Windus T.L., Dupuis M., Montgomery J.A. General atomic and molecular electronic – structure system: Review. J. Comput. Chem. 1993. 14(11): 1347. https://doi.org/10.1002/jcc.540141112




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp07.01.012

Copyright (©) 2016 A. G. Grebenyuk, D. B. Nasiedkin, Yu. V. Plyuto

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.