Полистирольные суспензии, содержащие наночастицы оксидов металлов (1091724), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Из представленных данных видно, что порошкиоксида цинка обладают антимикробной активностью по отношению ко всеммикроорганизмам, которые были выбраны для испытаний. Что касаетсяпорошка диоксида титана, то он отличается избирательностью, и образец 1был активен против таких микроорганизмов, как Staphylococcus aureus,Staphylococcus epidermidis, Bacillus antracoide. Образцы 3 и 4 не обладалиантимикробной активностью. По отношению к одинаковым культурам ZnOпроявляет более выраженные антимикробные свойства. Это хорошо видно повеличине зоны задержке роста на рисунке 3.4(1).117Таблица 3.4(3) Изучение антимикробной активности порошков оксида цинка[99] и диоксида титана.Диаметр зоны задержки роста, нмНазвание культурыZnOОбразец 1Образец 3Образец 4Неспорообразующие бактерииStaphylococcus aureus129--Staphylococcusepidermidis139--Escherichia coli15-------Спорообразующие бактерииBacillus antracoides1612Дрожжеподобные грибы7Candida Albicans-аб118вРис.
3.4(1) Фотографии дисков с порошками: а) образец 3; б) образец 1; в)ZnOДалееполимерныхбылипроведеныкомпозиционныханалогичныечастиц.Прииспытанияизученииполученныхантимикробнойактивности полистирольных суспензий, модифицированных наночастицами,вкачествекритерияконтроляиспользовалинемодифицированныеполистирольные суспензии.Было установлено, что суспензии, содержащие полимерные микросферыс наночастицами оксида цинка на поверхности обладают антибактериальнойактивностью по отношению к Staphylococcus aureus, Staphylococcusepidermidis, Bacillus antracoides, по сравнению с контрольной суспензией,полученной из полистирольных микросфер, не содержащих наночастицы.Чтокасаетсясуспензий,содержащихполимерныемикросферыснаночастицами диоксида титана, то образец I обладает антибактериальнойактивностью по отношению к Staphylococcus aureus, Staphylococcusepidermidis, Bacillus antracoides, образец II – к Staphylococcus aureus иCandida Albicans, а образцы III и IV не проявляют таких свойств (табл.3.4(4)).119Антимикробная активность композиционных частиц менее выражена, посравнению с активностью порошков ZnO и TiO2.
На основании полученныхданныхможнополагать,полистирольнымичтосуспензиями,проявлениеантимикробныхмодифицированнымисвойствнаночастицами,является доказательством того, что большая часть наночастиц находится наповерхности полимерных микросфер, а не в их объеме.Таблица3.4(4)Изучениеантимикробнойактивностисуспензийполистирольных микросфер, содержащих наночастицы оксида цинка [99] идиоксида титанаДиаметр зоны задержки роста, нмНазваниекультурыПСПС +ZnOОбразец Образец Образец ОбразецIIIIIIIVНе спорообразующие бактерииStaphylococcus aureusStaphylococcusepidermidisEscherichiacoli-776---4,57-------------Спорообразующие бактерииBacillusantracoides-76-Дрожжеподобные грибыCandida---5AlbicansПримечание – где «—» обозначено отсутствие задержки роста, «+» - наличиезадержки роста120ЗаключениеЦельнастоящейработысостоялавсинтезеполистирольныхмикросфер, содержащих наночастицы оксида цинка и диоксида титана, длясозданияполимерныхматериалов,обладающихсорбционнымииантимикробными свойствами.Анализ литературных данных показал, что свойства и областиприменения композиционных полимерных частиц зависят от способа ихполучения.
При создании композиционных полимерных частиц, обладающихантимикробными и адсорбционными свойствами, наибольший интересвызывают частицы с иммобилизованными наночастицами оксида цинка идиоксида титана на поверхности полимерных микросфер. Одним изспособов,которыйнаночастицывпозволяетполимернуювысокодисперсныхэмульсиях,иммобилизовыватьматрицу,являетсямономернаяфазанеорганическиеполимеризациякоторыхвсодержитнаночастицы.Рассмотренныйлитературныйматериалпозволилпредложитьнетрадиционный научный подход к получению полимерных суспензий,частицы которых в поверхностном слое содержат наночастицы оксидовметаллов и которые характеризуются устойчивостью в процессе получения ихранения.
Этот научный подход включает следующие этапы полученияисходной эмульсии и проведения эмульсионной полимеризации: синтезнаночастицопределеннойморфологии,обладающихповерхностно-активными свойствами; получение устойчивой дисперсии наночастиц ворганической фазе; выбор ПАВ для стабилизации эмульсии, наночастиц иполимерных микросфер в процессе полимеризации; определение условийполучения высокодисперсных эмульсий и проведения полимеризации в них;изучение свойств образованных композиционных полимерных микросфер иприменение их в различных областях.121Для получения устойчивой высокодисперсной эмульсии стирола былииспользованы все возможные виды воздействия на нее: выбор природы ПАВ,их концентрации и соотношения, при которых реализуется наименьшеемежфазное натяжение, область соотношений ДСН и ЦС, при которыхформируется жидкокристаллическая фаза, добавление ПАВ в ту фазу, вкоторой оно менее растворимо для обеспечения интенсивного массопереносаи снижения межфазного натяжения, и ультразвуковая обработка эмульсиипри разной мощности воздействия на систему.Сравнительный анализ полученных результатов позволил выбратьусловия получения высокодисперсных эмульсий стирола с диаметром капель75 нм.Правильный выбор условий получения высокодисперсной эмульсиибыл подтвержден результатами исследования свойств ПАВ методамиЛенгмюра-Блоджетт и реологических свойств межфазных адсорбционныхслоев на межфазной границе толуольный раствор ЦС - водный раствор ДСН,полученных в модельных условиях.Методом Ленгмюра-Блоджетт показана эффективность использованиясмесиПАВввыбранноммольномсоотношении,котораяпродемонстрирована снижением межфазного натяжения и формированиемполислойных надмолекулярных структур на межфазной границе путемизучения ПАВ микроскопией под углом Брюстера.ИзучениереологическихсвойствмежфазногослояПАВ,сформированного на межфазных границах раздела водного раствора ДСН итолуольного раствора ЦС показало, что наиболее вероятной структурой слоя,формирующейсявэтихусловияхнамежфазнойгранице,можетрассматриваться тонкая пленка, имеющая жидкокристаллические фазы.
Наформированиеструктурытонкойпленки,отличающейсявысокойпрочностью, влияет время достижения максимальных значений функций Prs иPss. Определение условий проведения реологических испытаний МАС приразличных временах их формирования позволило установить, что для систем122с молярным соотношением ДСН/ЦС, равным 1:1 и 1:3, время достижениястационарныхзначенийпредельногонапряжениясдвигасоставляетпримерно 120 минут. Для системы с молярным соотношением поверхностноактивных компонентов, равным 1:2, для выхода на стационарное значение P rsнеобходимо, как минимум, 180 минут.
При молярном соотношении ДСН иЦС,равном1:2,происходитобразованиемаксимальногообъемажидкокристаллической фазы на границе раздела фаз.Таким образом, были выбраны условия получения устойчивойвысокодисперсной эмульсии стирола: концентрация ДСН, равная 3 % масс. врасчете на мономер, ЦС, равная 6 % масс. в расчете на мономер, добавлениеЦС в водную фазу эмульсии, объемное соотношение мономер/водная фаза,равное 1:6 соответственно, при ультразвуковой обработке эмульсии втечение 12.5 минут при параметрах: амплитуда ультразвуковой обработки 20% от максимально возможной (70 кГц), длительность импульса 10 с, времямежду импульсами 2 с.Для получения устойчивой дисперсии наночастиц в стироле ихповерхность гидрофобизировали олеиновой кислотой, тем самым придаваяим поверхностно-активные свойства.
Межфазное натяжение на границевода/стирол, в присутствии гидрофобизированных наночастиц TiO2 былоравно 33.7 мН/м, а в присутствии ZnO – 30.5 мН/м, что ниже наблюдаемогона границе вода/стирол (36.6 мН/м).Сопоставление данных по полимеризации стирола в эмульсии,ненаполненной и наполненной наночастицами ZnO и TiO2, показало, чтовведение наночастиц оксидов металлов уменьшает скорость полимеризации.Наблюдаемоеуменьшениескоростиполимеризацииобусловленодиффузионными затруднениями при проникновении радикалов в зонуполимеризации из-за участия наночастиц ZnO и TiO2 в формированиипрочного МАС.Методомтермогравиметрическогоанализабылоопределеносодержание наночастиц в полистирольной матрице.
Расчет по результатам123анализа показал, что содержание наночастиц в композитных частицахсоставило 90 % от теоретически возможного. По результатам сканирующейэлектронной микроскопии и анализа фазового состава композиционныхполистирольныхмикросферможнопредположить,чтонаночастицынаходятся преимущественно на поверхности микросфер.Исходя из полученных результатов, были сформулированы условияполучениякомпозиционныхполистирольныхмикросфер,содержащихнаночастицы ZnO и TiO2, и определены области их применения.Перспективы дальнейшей разработки темы диссертацииПодробное изучение механизмов формирования и свойств исходныхсистем позволит расширить представления о получении композиционныхполимерных материалов различной природы.
Дальнейшее развитие этихисследований позволит подобрать универсальные условия получениявысокоактивных композиционных полимерных материалов различногоназначения.124Выводы1. Определены условия синтеза высокодисперсных композиционныхполистирольных суспензий, содержащих наночастицы оксида цинка идиоксида титана и показана перспективность их использования дляадсорбции ионов тяжелых металлов, таких как, Fe, Mo, Ru, Pd, Sn, Sb,Ta,Te,La,Ce,Pr,W,подавленияBi,ростаследующихмикроорганизмов: Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis,Bacillus antracoides, Candida Albicans .2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
