СВОЙСТВА ПЕН, СОДЕРЖАЩИХ ГИДРОФОБИЗОВАННЫЙ ДИОКСИД ТИТАНА
Аннотация
В работе изучены свойства пен, стабилизированных гидрофобизованным диоксидом титана. Показана зависимость времени жизни данных дисперсных систем от водородного показателя (рН). Наиболее устойчивые дисперсные системы образовывались при значении рН=5, которое близко к изоэлектрической точке оксида. Пены, полученные из суспензии состава 20% TiO2 + 76,6 ммоль/л гексиламина, сохраняли устойчивость в 4 сут. и более при pН=5 и изменении относительной гидрофобности поверхности от 0,383 до 1,27 ммоль/г. При значительном повышении степени гидрофобизации поверхности до 4,6 ммоль/г и таком же значении pН пенообразование было незначительным (высота слоя составляла 0,2 см), а время жизни порядка 10 сек. Вероятно, закрепление частиц на границе раздела жидкось-газ яавляется необратимым процессом только при достижении некоторой определенной степени гидрофобности. Для объяснения возможных причин изменения устойчивости пен, содержащих диоксид титана, от водородного показателя было изучено распределение частиц по их размерам методом седиментационного анализа. Установлено, что при значении рН = 10 50% всех частиц суспензии приходится на мелкие частицы радиусом 3 мкм, одновременно максимальный радиус составлял 21 мкм. Значение краевого угла смачивания частиц было равно 40,80. В кислой среде (pН=2-3) и при pН=5 процентное содержание фракции со средним радиусом частиц 5 мкм составляло 29% и 30% соответственно. Однако низкие (14,680) значения краевого угла их смачивания при pН=2 могут являться причиной малой устойчивости пен в кислой среде. Высокоустойчивые пены были получены при изменении вязкости дисперсионной среды в суспензиях гидрофобизованного диоксида титана. При добавлении 2,0% глицерина к суспензии состава 9,0% TiO2 + 0,7% гексиламина, рН=9 были получены гелеобразные пены, которые не разрушались в течение 10 сут. Однако, в кислой среде (pH=3) при добавлении такого же количества глицерина образования устойчивой дисперсной системы не наблюдали.
Литература
Studart A.R., Nelson A., Iwanovsky B., Kotyrba M., Kündig A.A., Dalla Torre F.H., Gonzenbach U.T., Gauckler L.J., Löffler J.F. Metallic foams from nanoparticle-stabilized wet foams and emulsions. J. Mater. Chem. 2010. V. 22. P. 820-823. DOI: 10.1039/C1JM14353K.
Wong J.C.H., Tervoort E., Busato S., Gonzenbach U.R., Studart A.R., Ermanni P., Gauckler L.J. Designing macroporous polymers from particle-stabilized foams. J. Mater. Chem. 2010. V. 20. P. 5628-5640. DOI: 10.1039/C0JM00655F.
Nushtaeva А.V. Materials obtained from emulsions and foams stabilized by solid colloids. UNIVERSUM: Khim. Biolog. 2017. N 4(34). P. 32-34 (in Russian). Нуштаева А.В. Материалы, получаемые из эмульсий и пен, стабилизированных твердыми коллоидами. UNIVERSUM: Химия и биология. 2017. № 4(34). С. 32-34.
Aveyard R., Binks B.P.,Clint J. Emulsions stabilized by solely colloidal particles. Adv. Colloid Interface Sci. 2003. V. 100-102. P. 503-546. DOI: 10.1016/S0001-8686(02)00069-6.
Horozov T.S. Foams and foam films stabilised by solid particles. Curr. Opin. Colloid Interf. Sci. 2008. V. 13. N 3. P. 134-140. DOI: 10.1016/j.cocis.2007.11.009.
Emrani A.S., Hisham A.N. An experimental study of nanoparticle-polymer-stabilized CO2 foam. Colloid. Surf. A: Phys.-chem. Eng. Asp. 2017. V. 524. P. 17-27. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2017.04.023.
Dickinson E. Food emulsions and foams: Stabilization by particles. Curr. Opin. Colloid Interf. Sci. 2010. V. 15. P. 40-49. DOI: 10.1016/j.cocis.2009.11.001.
Bessudnova E.V., Ismagilov Z.R., Shikina N.V., Ryabchikova E.I., Zarytova V.F., Levina A.S., Netesova N.A., Evdokimov A.A., Rowing S.N. Design of TiO2-containing nanocomposites for targeted inactivation of i-fluenza virus. Abst. VIII Internat. Sci. and Pract. Conf. "Nanotechnology-Production". Fryazino. 2012. P. 73-75.
Zhu Q., Zhou H., Song Y., Chang Z., Li W. Modification and investigation of silica particles as a foam stabilizer. Internat. J. Minerals, Metallurgy, Materials. 2017. V. 24. N 2. P. 208–215. DOI: 10.1007/s12613-017-1397-2.
Stocco A., Rio E., Binks B., Langevin D. Aqueous foams stabilized solely by particles. Soft Matter. 2011. V. 7 (4). P. 1260-1267. DOI: 10.1039/c0sm01290d.
Gonzenbach U.T., Studart R.R., Tervoort E., Gauker L.J. Ultrastable particle‐stabilized foams. Angew. Chem. Internat. Edit. 2006. V. 45 (21). P. 3526-3530. DOI: 10.1002/anie.200503676.
Binks B.P., Murakami R. Phase inversion of particle-stabilized materials from foams to dry wate. Nature Materials. 2006. V. 5. P. 865-869. DOI: 10.1038/nmat1757.
Zhao G., Dai C., Wen D., Fang J. Stability mechanism of a novel three-Phase foam by adding dispersed particle gel. Colloid. Surf. A: Phys.-chem. Eng. Asp. 2016. V. 497. P. 214-224. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2016.02.037.
Gonzenbach U.T., Studart R.R., Tervoort E., Gauker L.J. Stabilization of foams with inorganic colloidal particles. Langmuir. 2006. V. 22. P. 10983-10988. DOI: 10.1021/la061825a.
Fujii S., Ryan A.J., Armes S.P. Smart particles as a foam stabilizer. Powder and particle. 2008. V. 26. P. 2. DOI: 10.14356/kona.2008004.
Nushtaeva A.V., Vilkova N. G., Elaneva S.I. Stabilization of foams and emulsions with insoluble powders. Penza: PGUAS. 2011. 130 p. (in Russian). Нуштаева А.В., Вилкова Н.Г., Еланева С.И. Стабилизация пен и эмульсий нерастворимыми порошками. Пенза: ПГУАС. 2011. 130 с.
Vilkova N.G., Elaneva S.I., Kruglyakov P.M., Karakashev S.I. Foam films stabilized by solid particles. Mendeleev. Commun. 2011. N 21. P. 344-345. DOI: 10.1016/j.mencom.2011.11.018.
Vilkova N.G., Karakashev S.I., Elaneva S.I. Effect of hexilamine concentration on the properties of foams and foam films stabilized by Ludox. Mendeleev. Commun. 2012. N 22. P. 227-228. DOI: 10.1016/j.mencom.2012.07.003.
Kruglyakov P.M., Elaneva S.I., Vilkova N.G. About mechanism of foam stabilization by solid particles. Adv. Colloid Interf. Sci. 2011. V. 165. P. 108-116. DOI: 10.1016/j.cis.2011.02.003.
Rusakova S. M., Gorichev I.G., Artamonova I.V., Zabenkina E.O. Studying the properties of TiO2 in the context of solving scientific and practical problems of in-dustrial production. Izv. MGTU "MAMI". 2010. N 2 (10). P. 179-185 (in Russian). Русакова С.М., Горичев И.Г., Артамонова И.В., Забенькина Е.О. Изучение свойств TiO2 в контексте решения научно-практических проблем промышленного производства. Изв. МГТУ «МА-МИ». 2010. № 2 (10). С. 179-185.
Levina A.S., Repkova M.N., Bessudnova E.B., Filippova E.I., Mazurkova N.A., Zarytova V.F. High antiviral effect of TiO2·PL–DNA nanocomposites targeted to Beilstein. J. Nanotechnol. 2016. V. 7. P. 1166–1173. DOI: 10.3762/bjnano.7.108.
Kosmulski M. The pH-dependent surface charging and the point of zero charge. IV. Update and new approach. J. Colloid Interf. Sci. 2009. V. 337(2). P. 439-48. DOI: 10.1016/j.jcis.2009.04.072.
