XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

В работе получены различные модификаторы кремнийорганичекой природы для перевода частиц магнетита в полиэтилсилоксановую жидкость (ПЭС 5). Полученные модификаторы имели в своем составе карбонильные якорные группы для взаимодействия с поверхностными группами магнетита, а также ПЭС-фрагменты для увеличения химического сродства диспергируемых наночастиц. В ходе работы были также применены кремнийорганические модификаторы более простого строения, такие как триметоксиметилсилан и винилтриэтоксисилан.

Модификация проводилась при повышенной температуре (90 °С) в течение нескольких часов. Применение всех вышеперечисленных модификаторов показало, что использование полимерных модификаторов имеющих в своем составе полидиметилсилоксановый фрагмент, приводит к коагуляции частиц с увеличением вязкости дисперсной фазы и последующим разделением дисперсии.

Использование алкоксисиланольных модификаторов невозможно без катализатора гидролиза эфирных групп, например, кислоты. Использование таких модификаторов в сочетании с кислотой в том в случае, когда в молекуле есть полимерные звенья, приводило к образованию гелеобразного продукта, что объясняется сильной разветвленностью молекул модификатора и образованием трехмерных пространственно-сшитых структур.

В случае использования в сочетании с кислотой простейших модификаторов, таких как метилтриметоксисилан, приводило к сильной гидрофилизации поверхности частиц и образования ими устойчивого золя в воде. Данный факт объясняется тем, что функциональный метильный радикал не выдерживает конкуренции с гидролизовавшимися, не связанными с поверхностью метоксигруппами. Исходя из крайне малых размеров наночастиц Fe₃O₄ (~10 нм) и количества функциональных FeOH-групп, приходящихся на единицу площади поверхности (1 нм²), следует, что прививка модификатора идет только по одной якорной группе. Остальные две -SiCH₃-группы обеспечивают наблюдаемую гидрофильность поверхности.

В результате проделанной работы установлено, что полимерные модификаторы не подходят для получения магнитной жидкости на основе ПЭС-5. Так же установлено, что при использовании простейших короткоцепочечных модификаторов необходимо учитывать конкуренцию якорных и функциональных групп, а также их химическое строение.