Управление тиксотропными свойствами водных суспензий, содержащих гидрофильные и гидрофобные компоненты
Целью работы был поиск коллоидных систем, в которых максимально проявляются эффекты взаимодействия воды с поверхностью твердой фазы и микрокоагуляция, а также разработка способов регулирования тиксотропных свойств за счет включения в водную коллоидную систему твердых и жидких гидрофобных веществ. М...
Saved in:
| Main Authors: | , , , , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry of NAS of Ukraine
2020-02-01
|
| Series: | Хімія, фізика та технологія поверхні |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/531 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| _version_ | 1849421987696345088 |
|---|---|
| author | T. V. Krupska V. M. Gun'ko I. S. Protsak M. T. Kartel V. V. Turov |
| author_facet | T. V. Krupska V. M. Gun'ko I. S. Protsak M. T. Kartel V. V. Turov |
| author_sort | T. V. Krupska |
| collection | DOAJ |
| description |
Целью работы был поиск коллоидных систем, в которых максимально проявляются эффекты взаимодействия воды с поверхностью твердой фазы и микрокоагуляция, а также разработка способов регулирования тиксотропных свойств за счет включения в водную коллоидную систему твердых и жидких гидрофобных веществ. Методами низкотемпературной 1Н ЯМР-спектроскопии и электронной микроскопии изучено состояние воды, определены ее термодинамические параметры, в частности, величины межфазной энергии для концентрированных коллоидных систем, созданных на основе гидратированных смесей гидрофобных веществ (полиметилсилоксан и метилкремнезем) и высокодисперсного пирогенного кремнезема марки А-300. Установлено, что в условиях высокой гидратированности поверхности межфазная энергия воды, определяющая тиксотропные свойства концентрированных суспензий, обусловлена в первую очередь строением межчастичного пространства, в частности эффектом микрокоагуляции и влиянием поверхности на формирование упорядоченной сетки водородных связей воды в адсорбционном слое. Для смесей 1/1 кремнеземов А-300 и АМ1 межфазная энергия взаимодействия с водой оказалась почти в 10 раз выше, чем для исходных кремнеземов, однако визуально эффект микрокоагуляции проявляется плохо ввиду близкой формы частиц используемых оксидов. Аналогичные эффекты роста межфазной энергии проявляются и для смесей А-300+ПМС. Для этой смеси электронной микроскопией выявлен также эффект микрокоагуляции, величина которого максимальна для композитной системы, приготовленной без использования больших механических нагрузок. Поскольку твердый ПМС имеет большую поверхность по сравнению с нанокремнеземом А-300, вода, заполняющая межчастичные зазоры ПМС, находится в виде кластеров относительно меньшего радиуса, чем в А-300. При этом гидрофильность (гидрофобность) материала не является определяющей для поверхностной энергии кластеров воды. С другой стороны, если сильно гидратированные порошки ПМС (или АМ1) и А-300 поместить в гидрофобную среду слабополярного CDCl3, то последний легко диффундирует в межчастичные зазоры гидрофобного ПМС, вытесняя воду в поры большего радиуса и значительно труднее – в межчастичные зазоры гидрофильного А-300, что проявляется в сильной зависимости величины ?S от среды для ПМС и слабой для А-300. Чем сильнее добавки жидкого гидрофобного агента уменьшают величину межфазной энергии, тем в большей степени уменьшаются тиксотропные свойства композита. Наиболее перспективным тиксотропным агентом можно считать смеси гидрофобных и гидрофильных порошков, насыпная плотность которых не превышает 200 мг/см3, поскольку они обладают максимальной величиной межфазной энергии и в них проявляется эффект микрокоагуляции.
|
| format | Article |
| id | doaj-art-2459f0cc6f2841dbac681d9062ac3dbc |
| institution | Kabale University |
| issn | 2079-1704 2518-1238 |
| language | English |
| publishDate | 2020-02-01 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry of NAS of Ukraine |
| record_format | Article |
| series | Хімія, фізика та технологія поверхні |
| spelling | doaj-art-2459f0cc6f2841dbac681d9062ac3dbc2025-08-20T03:31:19ZengChuiko Institute of Surface Chemistry of NAS of UkraineХімія, фізика та технологія поверхні2079-17042518-12382020-02-0111110.15407/hftp11.01.038Управление тиксотропными свойствами водных суспензий, содержащих гидрофильные и гидрофобные компонентыT. V. Krupska0V. M. Gun'ko1I. S. Protsak2M. T. Kartel3V. V. Turov4Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук УкраиныИнститут химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук УкраиныИнститут химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук УкраиныИнститут химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук УкраиныИнститут химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук Украины Целью работы был поиск коллоидных систем, в которых максимально проявляются эффекты взаимодействия воды с поверхностью твердой фазы и микрокоагуляция, а также разработка способов регулирования тиксотропных свойств за счет включения в водную коллоидную систему твердых и жидких гидрофобных веществ. Методами низкотемпературной 1Н ЯМР-спектроскопии и электронной микроскопии изучено состояние воды, определены ее термодинамические параметры, в частности, величины межфазной энергии для концентрированных коллоидных систем, созданных на основе гидратированных смесей гидрофобных веществ (полиметилсилоксан и метилкремнезем) и высокодисперсного пирогенного кремнезема марки А-300. Установлено, что в условиях высокой гидратированности поверхности межфазная энергия воды, определяющая тиксотропные свойства концентрированных суспензий, обусловлена в первую очередь строением межчастичного пространства, в частности эффектом микрокоагуляции и влиянием поверхности на формирование упорядоченной сетки водородных связей воды в адсорбционном слое. Для смесей 1/1 кремнеземов А-300 и АМ1 межфазная энергия взаимодействия с водой оказалась почти в 10 раз выше, чем для исходных кремнеземов, однако визуально эффект микрокоагуляции проявляется плохо ввиду близкой формы частиц используемых оксидов. Аналогичные эффекты роста межфазной энергии проявляются и для смесей А-300+ПМС. Для этой смеси электронной микроскопией выявлен также эффект микрокоагуляции, величина которого максимальна для композитной системы, приготовленной без использования больших механических нагрузок. Поскольку твердый ПМС имеет большую поверхность по сравнению с нанокремнеземом А-300, вода, заполняющая межчастичные зазоры ПМС, находится в виде кластеров относительно меньшего радиуса, чем в А-300. При этом гидрофильность (гидрофобность) материала не является определяющей для поверхностной энергии кластеров воды. С другой стороны, если сильно гидратированные порошки ПМС (или АМ1) и А-300 поместить в гидрофобную среду слабополярного CDCl3, то последний легко диффундирует в межчастичные зазоры гидрофобного ПМС, вытесняя воду в поры большего радиуса и значительно труднее – в межчастичные зазоры гидрофильного А-300, что проявляется в сильной зависимости величины ?S от среды для ПМС и слабой для А-300. Чем сильнее добавки жидкого гидрофобного агента уменьшают величину межфазной энергии, тем в большей степени уменьшаются тиксотропные свойства композита. Наиболее перспективным тиксотропным агентом можно считать смеси гидрофобных и гидрофильных порошков, насыпная плотность которых не превышает 200 мг/см3, поскольку они обладают максимальной величиной межфазной энергии и в них проявляется эффект микрокоагуляции. https://cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/5311Н ЯМР-спектроскопиятиксотропияполиметилсилоксанметилкремнеземмикрокоагуляция |
| spellingShingle | T. V. Krupska V. M. Gun'ko I. S. Protsak M. T. Kartel V. V. Turov Управление тиксотропными свойствами водных суспензий, содержащих гидрофильные и гидрофобные компоненты Хімія, фізика та технологія поверхні 1Н ЯМР-спектроскопия тиксотропия полиметилсилоксан метилкремнезем микрокоагуляция |
| title | Управление тиксотропными свойствами водных суспензий, содержащих гидрофильные и гидрофобные компоненты |
| title_full | Управление тиксотропными свойствами водных суспензий, содержащих гидрофильные и гидрофобные компоненты |
| title_fullStr | Управление тиксотропными свойствами водных суспензий, содержащих гидрофильные и гидрофобные компоненты |
| title_full_unstemmed | Управление тиксотропными свойствами водных суспензий, содержащих гидрофильные и гидрофобные компоненты |
| title_short | Управление тиксотропными свойствами водных суспензий, содержащих гидрофильные и гидрофобные компоненты |
| title_sort | управление тиксотропными свойствами водных суспензий содержащих гидрофильные и гидрофобные компоненты |
| topic | 1Н ЯМР-спектроскопия тиксотропия полиметилсилоксан метилкремнезем микрокоагуляция |
| url | https://cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/531 |
| work_keys_str_mv | AT tvkrupska upravlenietiksotropnymisvojstvamivodnyhsuspenzijsoderžaŝihgidrofilʹnyeigidrofobnyekomponenty AT vmgunko upravlenietiksotropnymisvojstvamivodnyhsuspenzijsoderžaŝihgidrofilʹnyeigidrofobnyekomponenty AT isprotsak upravlenietiksotropnymisvojstvamivodnyhsuspenzijsoderžaŝihgidrofilʹnyeigidrofobnyekomponenty AT mtkartel upravlenietiksotropnymisvojstvamivodnyhsuspenzijsoderžaŝihgidrofilʹnyeigidrofobnyekomponenty AT vvturov upravlenietiksotropnymisvojstvamivodnyhsuspenzijsoderžaŝihgidrofilʹnyeigidrofobnyekomponenty |