Verstärkung von Siliconelastomeren durch behandelte Kieselsäure-Xerogele: Kieselsäure/Silicon-IPNs

Nach der Lentz-Technik (Polymerisation von Na-Silikat unter sauren Bedingungen über einen 'reaktionsbegrenzten Cluster/Cluster-Aggregationsmechanismus') und anschließende Silylierung hergestellte Kieselsäure-Xerogele weisen mesoporöse Bereiche mit hoher SiO2-Dichte und offener, durchgehend verbundener Porosität sowie auch makroporöse Bereiche mit niedrigerer Dichte auf. Schereinwirkung während der Synthese führt zu einem freifließenden Pulver mit 50-80 µm Teilchengröße. Beim Einmischen in Siliconkautschuk bleiben die mesoporösen Bereiche erhalten, während die makroporösen niedergebrochen werden; die in den Mischungen erkennbaren Xerogel-'Inseln' haben die gleiche Größe (30-200 nm) wie die mesoporösen Bereiche im Füllstoff. Die Xerogele besitzen eine beeindruckend hohe Verstärkerwirkung; im TEM ließen sich jedoch - im Gegensatz zu behandelten pyrogenen Kieselsäuren - keine Polymer/Füllstoff- oder Füllstoff/Polymer/Füllstoff-Aggregate nachweisen. Der Verstärkereffekt wird daher auf die Ausbildung eines interpenetrierenden Netzwerks aus Siliconelastomer und Kieselsäure zurückgeführt, wobei sich auch die Abwesenheit von groben Füllstoffaggregaten als Keime für eine Bruchinitiierung günstig auswirkt. Die Xerogel-Konzentration und das Ausmaß der vinylfunktionellen Behandlung stellen Einflussgrößen zur Abwandlung der Verstärkereigenschaften dar.