Исследование адсорбции поверхностно-активных веществ на люминофоре Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

С Я 6 X И в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. Na 5 (98)

УДК 667.6:628.978,3

М. В. Антонова, Н. А. Апаиович

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ АДСОРБЦИИ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ЛЮМИНОФОРЕ

The object of this Research is investigation of surface-active substances adsorption onto a surface of the inorganic luminophor matters. The analysiS of adsorption value dependence on concentration of surface-active substances solutions has been held. The adsorption of multicomponent system onto a surface of the inorganic luminophor matters has been investigated. The optimum conditions for getting maximum value of adsorption were discovered.

Работа посвящена исследованию адсорбции поверхностно-активных веществ на поверхности неорганических люминофоров. В работе проведены исследования влияния концентрации растворов поверхностно-активных веществ на величину адсорбции, исследована адсорбция многокомпонентной системы на поверхности неорганического люминофора. Установлены оптимальные условия для получения максимальной величины адсорбции.

Целью работы явился подбор оптимальных условий модифицирования поверхности неорганического люминофора поверхностно-активными веществами. Проведенные исследования позволяют эффективно проводить процесс диспергирования, а также составлять и использовать стабильные люминофорсодержащие лакокрасочные композиции.

Основным процессом при получении лакокрасочных материалов, в том числе и люмииофорсодержащих, является диспергирование. Одним из важнейших явлений, происходящих при диспергировании, которое отвечает за дальнейшую стабильность дисперсий, является адсорбция. Как известно, отличительной особенностью люминофоров на основе комплексов щелочноземельных металлов является их низкая стойкость к воздействию влаги. Поэтому для получения качественных композиций, в первую очередь, необходимо обеспечить стабильность люминофора в них, что достигается введением различных поверхностно-активных веществ в систему и достижением их максимальной величины адсорбции на поверхности люминофора.

В настоящей работе объектом исследования был использован промышленный люминофор марки ФВ-530Д. В качестве поверхностно- активных веществ были выбраны вещества с различным строением и свойствами, а именно: линолевая, линоленовая, олеиновая кислоты; сложный эфир глицерина, фосфорной и жирной кислот, марки Soja-Lecithin W 250 (лецитин); полиэтилеигликоль моноолеат (олеокс), глицидиловый эфир высших изомерных карбоновых кислот (ГлВИКК), а также этилцеллозольв и бутилцел-лозольв.

Изучение процесса адсорбции проводили двумя методами: динамическим и статическим. Контроль величины адсорбции осуществляли косвенными методами анализа жидкой фазы. Полученные экспериментальные данные представлены на рис. 1.

С 8 S X U в химии и химической технологии. Том XXJII. 2009. Na 5 (98)

По представленным данным видно, что исследуемые поверхностно-активные вещества подчиняются: общим закономерностям протекания адсорбции, в частности величина адсорбции увеличивается с ростом концентрации в определенных пределах (около 2,5%масс. для кислот и около 5%масс. для целлозольвов), после чего рост концентрации уже не влияет на величину адсорбции, и процесс достигает равновесия.

—•— Полютилемглнколь

Конце итра ция, % м асс

Рис.1. Зависимость величины адсорбции поверхностно-активных веществ от концентрации.

Необходимо отметить, что адсорбция сложного эфира глицерина, фосфорной и жирной кислот, марки Soja-Lecithin W 250 и полиэтилеигли-коль моноолеата носит экстремальный характер, что связано с их строением. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что величина адсорбции прямопропорциоиально зависит от количества карбоксильных, эпоксидных и гидроксильных групп, содержащихся в поверхностно-активном веществе, и обратнопропорционально зависит от длины уг леводородной цепи, которая способствует образованию ассоциатов.Так как в композиционных лакокрасочных материалах в большинстве случаев использу-

С 11 S Л II в химии и химической технологи. Том XXIII. 2009. №5(96)

4

ется более одного поверхностно-активного вещества, то мы исследовали адсорбцию многокомпонентной системы поверхностно-активных веществ на люминофоре.

0,002s -

0.0014 -

0.00ÎÎ

0.0032

d,00ïl

■т

Содержание этилцеллозольв», "емасс

60

Рнс.2. Зависимость величины адсорбции этилцсллозольва и бутилцеллозольва от содержания в смеси этилцеллозольва

Б качестве объектов исследования были выбраны смеси: олеиновая кислота - ГлВИКК, линоленовая кислота - полиэтиленгликоль моноолеат, линолевая кислота - сложный эфир глицерина, фосфорной и жирной кислот, марки Soja-Lecithin W 250 в ксилоле (см. табл.1.). Растворитель подбирался таким образом, что величина его адсорбции очень мала и, исходя из этого, данной величиной можно пренебречь.

Для системы олеиновая кислота - ГлВИКК величину адсорбции оценивали титрованием карбоксилы!ых и эпоксидных групп.

В смеси линоленовая кислота - полиэтиленгликоль моноолеат (оле-окс) проводили анализ кислоты титрованием и также по показателю преломления, исходя из предпосылки, что адсорбция полиэтиленгликоль моно-олеата (олеокса) значительно меньше, чем олеиновой кислоты.

Особую сложность представляет смесь линолевая кислота - лслож-ный эфир глицерина, фосфорной и жирной кислот, марки Soja-Lecithin W 250 (лецитин). Несмотря на то, что концентрацию кислоты определяли титрованием, установить величину адсорбции сложный эфир глицерина, фосфорной и жирной кислот, марки Soja-Lecithin W 250 (лецитина) не удалось, даже составив калибровочные графики по показателю преломления и вязкости смеси линолевая кислота -сложный эфир глицерина, фосфорной и жирной кислот, марки Soja-Lecithin W 250 (лецитин) в широком диапазоне концентраций, так как одному значению соответствует несколько систем. Для идентификации подобных систем был использован метод газовой хроматографии.

О Я 6 X И в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. № 5 (98)

В качестве объекта исследования была выбрана трехкомпонеитная система, состоящая из смеси этилцеллозольва и бугилцеллозольва в йзоок-тане. Растворитель подбирался таким образом, что величина его адсорбции очень мала и, исходя из этого, данной величиной можно пренебречь. Концентрация целлозолъвов варьировалась в пределах 1-10%масс.

Табл. I. Зависимость величины адсорбции от концентрации поверхностно-активных веществ в многокомпонентной системе.

Наименование Величина адсорбции г/г

Смесь: линолевая кислота - лецитин

Концентрация, % масс Линолевая к-та : Лепетин 2:2 3 : 1 1 : 3

Линолевая кислота 0,00405 0,00458 0,00321

Лецитин не удалось определить

Смесь: линоленовая кислота - олеокс-7

Концентрация, % масс Линоленовая к-та : олеокс-7 2:2 3 : 1 1 : 3

Линоленовая кислота 0,00418 0,00468 0,00335

Олеокс-7 Не удалось определить

Смесь: олеиновая кислота - ГлВИКК

Концентрация, % масс Олеиновая к-та : ГлВИКК 2:2 3 : 1 1 : 3

Олеиновая кислота 0,00409 0,00458 0,00430

ГлВИКК 0.00247 0.00172 0,00269

Табл. 2. Значение величины адсорбции в трехкомпонентиой системе.

Наименование Величина адсорбции г/г

Концентрация,%масс Этилцеллозольв: Бутилцеллозольв 2,5 :2,5 2,5 : 5 5 :2,5 6:1 1:6

Этилцеллозольв 0,00151 0,00104 0,00190 0,00224 0,00048

Бутилцеллозольв 0,00081 0,00119 0,00052 0,00026 0,00171

Исследование адсорбции этой системы на поверхности неорганического люминофора проводили динамическим методом. Результаты исследования представлены в табл.2. На рис.2, представлена зависимость величины адсорбции смеси этилцеллозольва и бутилцеллозольва от содержания в системе этилцеллозольва.

Представленная зависимость носит сложный Э-образный характер. На данной диаграмме существует точка перегиба, соответствующая смеси этилцеллозольва и бутилцеллозольва 36%масс.-64%масс., при которой адсорбция у обоих компонентов одинакова и равна 0,00114г/г. По-видимому

S S 6 I И в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. №5 (98)

при этом соотношении происходит наибольшая конкуренция адсорбатов. Вероятно, в данной точке активности обоих веществ одинаковы.

При использовании метода газовой хроматографии нам удалось выяснить не только вклад каждого компонента в процесс адсорбции, но и определить ее величину. Также в ходе работы мы наблюдали конкурентную адсорбцию между компонентами жидкой фазы, которая возникает из-за различного сродства к люминофору.

Таким образом, в ходе проделанной работы была исследована адсорбция индивидуальных поверхностно-активных веществ и их смесей на поверхности неорганического люминофора марки ФВ-530Д. При адсорбции смесей был показан вклад каждого компонента, а также проведена количественная оценка конкурентной адсорбции на примере смеси этилцеллозольв - бутилцеллозольв в изооктане.

Библиографические ссылки

1. Индейкин Е.А., Лейбзон Л.Н., Толмачев И.А. Пигментирование лакокрасочных материалов. Л.: Химия, 1986. 160с.

2. Фролов А.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1988. 464 с.

3. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии [Под ред. Ю.Г. Фролова]; М.: Химия, 1989. 215 с,

4. Ермилов П.И. Диспергирование пигментов. -М.: Химия, 1971.-300 с.

5. Люминофоры и их химические свойства. Информационно-технический бюллетень. Часть 1. Ставрополь: Изд-во НПО «Люминофор», 1990. 320 с.

6. Левшин В.Л., Левшин Л.В. Люминесценция и ее применение. М.: Наука. 1972. 184 с.

УДК 541.64

О. В.Ахматова, С. В. Зкжии, С. О. Ильин, И. Ю.Горбунова, М. Л. Кербер

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА ВЯЗКОСТЬ ЭПОКСИДНОГО СВЯЗУЮЩЕГО

Influence of different fillers on epoxy polymer's viscosity and mechanical properties and methods of their incorporation was studied

Изучено влияние различных нанонаполнителей и способов их введения на вязкость эпоксидного олигомера ЭД-20 и свойства материалов на его основе

В настоящее время широкое распространение получил метод модификации полимеров наполнителями с наноразмерными частицами. Компо-