Природа связи водоотталкивающих кремнеорганических покрытий с поверхностью силикатных материалов

Известно, что в обычных условиях поверхность силикатов гидратирована и содержит гидроксильные группы, валентно соединенные с поверхностными атомами. При обработке силикатных материалов органилхлорсиланами и другими кремнеорганическими соединениями, содержащими у атома кремния реакционноспособные функциональные группы X, типа RSiX3 (RSiXO)„, R2SiX2 (где X — галоген, Н, NHR, ОН, OR, OCOR, NCO, NCS и др.), последние могут взаимодействовать с поверхностными группами ОН, образуя химически фиксированную пленку, что можно представить общей схемой

Это подтверждается тем, что щелочное стекло после длительного нагревания при температуре 300-600° С (для удаления сорбированной пленки воды и поверхностных гидроксильных групп) и охлаждения на сухом воздухе (над Р205) при обработке растворами метилтрихлорсилана приобретает устойчивую гидрофсбность.

Так как на поверхности силикатных материалов обычно находится сорбированная пленка воды, кремнеорганические гидрофобизаторы реагируют и с нею за счет реакционноспособных групп у атома кремния по схемам

Образовавшиеся таким путем силанолы способны вступать в реакцию ангидридоконденсации с гидроксильными группами поверхности, что опять-таки приводит к химическому связыванию гидро-фобизующего агента с поверхностью. Образование при поверхностном гидролизе кремнеорганических гидрофобизаторов типа дисилоксановых связей Si — О — Si приводит к сшиванию молекул гидрофобизатора в сплошную силоксановую сетку, облегающую всю доступную гидрофобизующему раствору поверхность обработанного материала. Эта сетка, алкильные радикалы которой ориентированы наружу, в отдельных точках химически связывается с гидроксильными группами поверхности по указанным выше схемам. Только такого рода гидрофобные покрытия и устойчивы в эксплуатации.

Таким образом, возможность образования на поверхности устойчивой полиалкилсилоксановой водоотталкивающей пленки может иметь место только в случае трифункциональных мономеров RSiX3, а также при использовании смесей мономеров (например, R2SiX3 + + RSiX3, RgSiX + SiX4 и т. д.) с общей функциональностью выше двух.