Функцией аппрета является вытеснение адсорбированной воды и создание прочной химической связи между оксидными группами на поверхности стекла и полимерными радикалами связующего. Для подобных целей широко используется силан, состав которого можно представить общей формулой:.
R-Si-X3,.
где R — органическая функциональная группа, X — гидролизуемые группы, связанные с силаном. Последние являются посредниками, поскольку они гидролизуются с образованием силанола по реакции:.
R-Si-X3 + ЗН20 -> R-Si(OH)3 + ЗНХ.
Эти тригидроксилсиланолы обладают способностью вытеснять воду с поверхности стекла и образовывать на ней водородные связи с гидроксильными группами. При высушивании стекла, покрытого сила-
Рисунок 1.10.12 Образование водородной связи между силаном и гидроксильными группами на поверхности (а), на которой после высушивания образуются ковалентные связи с выделением воды (Ь)
ном, вода испаряется и между силанолом и поверхностью стекла происходит реакция конденсации. Две стадии этой реакции представлены на Рис. 1.10.12. После образования ковалентной связи ее уже невозможно разрушить гидролизом.
Теперь, если соединить полимерную матрицу со стеклом, обработанным силаном, органическая функциональная группа, R, вступит в реакцию с полимерным связующим с образованием прочной связи. Для успешного прохождения этого процесса важно, чтобы органическая функциональная группа была совместима со связующим, которое выполняет роль полимерной матрицы в наполненной системе.
Такой подход позволяет получить прочную и устойчивую к влаге связь. Без аппрета связь могла бы быстро разрушиться по мере проникновения воды в полимер и повторной ее адсорбции на поверхности стекла, приводящей к замещению полимера.
Связь, представленная на Рис. 1.10.12, была бы очень жесткой, если радикал с функциональными группами был бы слишком коротким. Напряжения, возникающие в результате усадки при твердении полимера или возможного температурного сжатия материала, могут оказаться достаточно высокими для разрушения такой связи. Эту проблему можно легко преодолеть путем использования органических функиональных групп, состоящих из молекул большей длины. При достаточной длине молекул можно получить необходимую степень гибкости. Поверхность, созданную применением аппретов, разумно рассматривать, как две поверхности раздела: (1) между стеклом и силанолом; (2) между полимером и органической функциональной группой.
Наиболее часто в качестве аппретирующих веществ используются такие соединения, как у-метакрилоксипропилтриэтоксисилан, и у-меркаптанопропилтриметоксисилан.