Исследование адсорбции поверхностно-активных веществ на люминофоре

Библиографические ссылки

1. Василёв В.А., Новиков А.Н. Термодинамические свойства растворов в N

- метилгшрролидоне. // Ж-л. физ. Химии, 1993.Т.67. №7. С. 1387-1395.

2. Новиков А.Н., Василёв В.А. Термодинамические свойства и сольватация галогенидов лития в К-метилпирролидоне при 298,15 К // Ж-л. физ. химии. 2006. Т.80. Хй4. С. 598-601,

3. Новиков А.Н,, Василёв В.А., Ленина О.Ф./Термодинамические свойства и сольватация бромида, иоднда и нитрата аммония в метилпирролидоне при 298,15 К. // Ж-л. физ. Химии, 2007. Т.81. №11. С. 1947-1952.’

4. /Михайлин Б.В., Воробьев А.Ф., Василёв В.А. Теплоемкости и плотности трехкомпонентных водных растворов хлоридов никеля и калия при 25°С // Ж-л. физ. Химии, 1982. Т. 56. № 8. С. 1937-1940.

5. Капустинский А.Ф., Стаханова М.С., Василёв В.А. Плотности и теплоемкости смешанных водных растворов хлоридов лития и калия яри 25°С/ II Изв. АН СССР. Отд. хим. Наук, 1960. № 12. С.2082-2089.

6. Мищенко К.П., Полторацкий Г.М Термодинамика и строение водных и неводных растворов электролитов.Л.:Химия, 1976. 328 с.

7. Василёв В,А. К теории ионных объемов в водных растворах // Ж-л. физ. Химии, 1980. Т.54. №3. С. 796-800.

8. Латышева В.А, Водно-солевые растворы. Системный подход/ С.-Петерб. ун-т./ СПб: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 1998. 344 с.

9. Проблемы химии растворов. Достижения и проблемы теории сольватации: Структурно-термодинамические аспекты./ В.К.Абросимов [и др.]; М.: Наука, 1998. 247с.

10. Термические константы веществ [Под ред. В.П. Глушко]/ М.: ВИНИТИ, 1965-1981. Вып. 1-10.

УДК 667.6:628.978,3

М. В. Антонова, Н. А. Апанович

Российский химико-технолог ический 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, исследо-

вана 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 люминофорсодержащих, 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: ливолевая, линоленовая, олеиновая кислоты; сложный эфир глицерина. фосфорной и жирной кислот, марки 8(^а-ЬесМ<Ш1 МУ 250 (лецитин); яолиэтияенгликоль 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.

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.

Необходимо отметить, что адсорбция сложного эфира глицерина, фосфорной и жирной кислот, марки Зоза-ЬесйЫп МУ 250 и полиэшленгли-коль моноолеата носит экстремальный характер, что связано с их строением. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том. что величина адсорбции прямопропорционально зависит от количества карбоксильных, эпоксидных и гидроксильных групп, содержащихся в поверхностноактивном веществе, и обратиопропорционально зависит от длины углеводородной цепи, которая способствует образованию ассоциатов.

Так как в композиционных лакокрасочных материалах в большинстве случаев используется более одного поверхностно-активного вещества, то

мы исследовали адсорбцию многокомпонентной системы поверхностно-активных веществ на люминофоре.

В качестве объектов исследования были выбраны смеси: олеиновая кислота- ГлВИКК, линоленовая кислота - подиэтилеигликоль моноолеат, линолевая кислота - сложный эфир глицерина, фосфорной и жирной кислот, марки Soja-LecitЫn № 250 в ксилоле (см. табл.!.). Растворитель подбирался таким образом, что величина его адсорбции очень мала и, исходя из этого, данной величиной можно пренебречь.

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

Для системы олеиновая кислота - ГлВИКК величину адсорбции оценивали титрованием карбоксильных и эпоксидных групп.

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

Особую сложность представляет смесь линолевая кислота - лсложный эфир глицерина, фосфорной и жирной кислот, марки 8о]а4.,есйЫп ^ 250 (лецитин). Несмотря на то, что концентрацию кислоты определяли титрованием, установить величину адсорбции сложный эфир глицерина, фосфорной и жирной кислот, марки .^а-Неи&т XV 250 (лецитина) не удалось, даже составив калибровочные графики по показателю преломления и вязкости смеси линолевая кислота -сложный эфир глицерина, фосфорной и жирной кислот, марки 8о|а-ЬесМ1т ''А'1 250 (лецитин) в широком диапазоне концентраций, так как одному значению соответствует несколько систем. Для идентификации подобных систем был использован метод газовой хроматографии,

Табл. 1. 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: Лецетин 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

Содержание этэиеллозолька. Нмасс

—•— Рис.

ІОО 2.

Зависимость величины адсорбции этилцеллозольва и бутилцеллозольва от содержания в смеси этилцеллозольва

В качестве объекта исследования была выбрана трехкомпонентная система, состоящая из смеси этилцеллозольва и бутилцеллозольва в изооктане. Растворитель подбирался таким образом, что величина его адсорбции очень мала и, исходя из этого, данной величиной можно пренебречь. Концентрация целлозольвов варьировалась в пределах 1-1()%масс.

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 этилцедлозольва.

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 Г 0,00190 0,00224 0,00048

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

Представленная зависимость носит сложный 8-образный характер. На данной диаграмме существует точка перегиба, соответствующая смеси этилцеллозольва и бутилцеллозольва Зб%масс.-64%масс., при которой адсорбция у обоих компонентов одинакова и равна 0,00114г/г. По-видимому при этом соотношении происходит наибольшая конкуренция адсорбатов. Вероятно, в данной точке активности обоих веществ одинаковы.

Таким образом нам при использовании метода газовой хроматографии 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. 464с.

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.