Beiträge zur Grenzflächenchemie der Polyorganosiloxane

VI. Hydrophil-hydrophob-antagonismus in perfluoralkyl-carbonamid-substituierten siloxanen
  • W. Noll
  • W. Büchner
  • H. J. Lücking
  • Chr Sucker
Originalarbeiten Kolloide
Received:

Zusammenfassung

Perfluoralkyloarbonamid-(FCA)-substituierte Siloxane spreiten auf Wasser ähnlich schnell wie permethylierte Siloxane und geben monomolekulare Filme, deren F/A-Isothermen in dem Bereich zwischen den Typen I und II des früher von uns aufgestellten Systems anzusiedeln sind.

Trotz des komplizierten Baues der Moleküle ist eine quantitative Auswertung der Filmstrukturen im TransformationspunktB mit überzeugender Genauigkeit möglich. Sie basiert auf einem Vergleich der experimentellen Daten für den Flächenbedarf der Moleküle mit Werten, die sich aus Modelldiskussionen unter Zuhilfenahme der Inkremente der beteiligten Siloxaneinheiten ergeben. Danach liegt inB ein dichtgepackter monomolekularer Film vor, in dem die Moleküle die Konformation der αs-Spreitungskette besitzen und die FCA-Substituenten steil nach oben gedrückt sind. Hierbei wird auch die hydrophile Carbonamidbrücke vom Wasser abgehoben. Infolge des erforderlichen Kraftaufwandes ist der Filmdruck inB relativ hoch.

Für die Transformationen A2 und A1 muß ebenfalls eine αs-Konformation angenommen werden, bei der nunmehr aber die hydrophile Carbonamidbrücke Kontakt mit der Wasseroberfläche hat und zudem in mehr oder weniger starkem Maße „Schwarmwasser“ bindet. Der weiche Kurvenverlauf im Bereich von A2 deutet auf die schlechte Definiertheit dieser „Hydrat” zustände. Der hydrophobe Perfluoralkylrest muß dabei von der Wasseroberfläche abgewinkelt sein.

In dem antagonistischen Kräftespiel zwischen dem hydrophilen und dem hydrophoben Partner der Substituenten erweist sich also der erstere als stärker, solange dem Molekül freie Entfaltungsmöglichkeit auf der Wasseroberfläche, d. h. genügend Fläche angeboten wird.

Summary

Perfluoralkylcarbonamide-(FCA-)substituted siloxanes spread on water at a speed similar to that of permethylated siloxanes to give monomolecular films whose F/A isotherms should be placed within the range between the types I and II of the system suggested by us previously.

In spite of the complicated build-up of the molecules, quantitative evaluation of the film structures in the transformation pointB is possible with convincing precision. It is based on a comparison of the experimental data for the area requirement of the molecules with values resulting from model discussions using the increments of the participating siloxane units. In accordance therewith there is inB a closely packed monomolecular film in which the molecules have the conformation of the αs spreading chain and the FCA substituents are steeply pressed upwards, the hydrophilic carbonamide bridge also being lifted off from the water. The film pressure inB is relatively high because of the force required.

For the transformations A2 and A1, an αs conformation must also be assumed, in which, however, the hydrophilic carbonamide bridge has contact with the water surface and additionally more or less binds “swarm water”. The smooth run of the curve within the range of A2 indicates the poor definition of these “hydrate” states, it being necessary for the hydrophobic perfluoralkyl radical to be angled off from the water surface.

In the antagonistic interplay of forces between the hydrophilic and the hydrophobic partner of the substituents, the former therefore proves to be the stronger one as long as the molecule is offered the possibility of developing itself freely on the water surface, which means if it is offered sufficient area.

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Copyright information

© Dr. Dietrich Steinkopff Verlag 1972

Authors and Affiliations

  • W. Noll
    • 1
  • W. Büchner
    • 1
  • H. J. Lücking
    • 1
  • Chr Sucker
    • 1
  1. 1.Anorganischen und physikalischen Abteilung der Farbenfabriken Bayer AGLeverkusen

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