Полистирольные суспензии, содержащие наночастицы оксидов металлов (1091724), страница 7
Текст из файла (страница 7)
(1.2504 мм3/г),g- плотность газообразного азота- плотность сжиженного азота при температуреизмерений (0.8086 см3/г).2.3.6 Определение агрегативной устойчивости дисперсий наночастиц встироле и эмульсийАгрегативную устойчивость дисперсий наночастиц в стироле измерялипо изменению концентрации наночастиц оксида цинка в супернатанте вдинамических условиях (в поле центробежных сил), на центрифуге42WIROWKAMPW-2a (Польша) при скорости вращения 3000 об/минуту втечение 2 минут.Затем взвешивали чистую фарфоровую чашечку на аналитическихвесах.
В чашечку брали навеску около 1 г дисперсии супернатанта и еще развзвешивали на аналитических весах. После определения точного весанавески исследуемой дисперсии чашечку помещали в инфракрасныйиспаритель, где выпаривали жидкость. Затем чашечку с образовавшимсятвердым остатком остужали и снова взвешивали. Вычисляли массовую долюнаночастиц (сухой остаток), dw, в массовых процентах по отношению квзятому количеству дисперсии по следующей формуле:dwmчвmчсmчч100mччгде mчс, mчв, mчч – масса чашечки с дисперсией, после выпаривания ичистой, соответственно.Оценку устойчивости эмульсий до их полного разрушения проводили вдинамических условиях (в поле центробежных сил) и в статическихусловиях. Объем высокодисперсной эмульсии определяли по количествуэмульсии, которое сохранялось без разрушения на границе раздела двух фаз.Экстраполяцией прямолинейных участков кинетических кривых выделенияуглеводородной фазы до 100 % получали время полного разрушенияэмульсий.
Точность измерения – 10 %.2.3.7 Измерение межфазного натяжения на границе раздела фаз методомВильгельмиВ методе Вильгельми закреплѐнную на коромысле весов тонкуюпластинку из платиновой фольги погружали в исследуемую жидкость.Пластинка должна хорошо смачиваться жидкостью; на поверхностипластинки с обеих сторон образуются мениски.
Суммарная сила тяжести43поднятой жидкости, приходящаяся на единицу периметра пластинки, независит от формы мениска и при нулевом краевом угле равна межфазномунатяжению:Wобщ = Wпл + Ргде Wобщ. и Wпл. - сила тяжести (вес) соответственно пластинки, смоченнойисследуемой жидкостью, и сухой пластинки; Р - периметр пластинки-межфазное натяжение [66].2.3.8Определение свойств смешанных слоев додецилсульфата натрияи цетилового спирта на границе раздела вода/воздух методом ЛенгмюраБлоджеттФормированиеиисследованиесвойствленгмюровскихпленокпроводили на ванне Ленгмюра Minitrough Extended (KSV, Финляндия),установленной под защитным колпаком на основании с поддержкойактивнойвиброзащиты(Accurion,Германия),присжатиимеждуподвижными барьерами со скоростью 15 см2 мин-1.
В качестве субфазы былаиспользована деминерализованная вода, очищенная с помощью Milli-QIntegralWaterPurificationSystem(Millipore,США)судельнымсопротивлением 18.2 МОм см (при 25 °С). Субфазу термостатировали при50 °С. В качестве растворителя использовали изопропанол двойнойперегонки. Поверхностное давление измеряли с точностью 0,1 мН м-1 пометоду Вильгельми при помощи шероховатой платиновой пластинки.Поверхностный потенциал измеряли по методу вибрирующего электрода припомощи датчика SPOT (KSV, Финляндия) с точностью 1 мВ.
Морфологияленгмюровских пленок непосредственно на поверхности воды былавизуализирована при помощи брюстеровского микроскопа BAM300 (KSV,Финляндия).Микрофотографии,представленныевданнойработе,геометрически скорректированы с учетом наблюдения под углом Брюстера4453,1° и соответствуют участку межфазной поверхности 200×200 мкм. Длялинеаризованных участков изотерм поверхностного давления рассчитанасжимаемость монослоя (К) по формуле, где A – площадь на молекулу, π –поверхностное давление, N – число молекул в монослое, Т – температура.2.3.9 Измерение реологических параметров межфазных адсорбционныхслоевИзмерение реологических параметров межфазных адсорбционныхслоев на границе раздела вода/углеводород проводили на поверхностномэластовискозиметре Ребиндера-Трапезникова.Экспериментальная установка состоит из следующих узлов:- крутильной головки с лимбом, разделенным на 360º;- вольфрамовой нити длиной 50 см, не дающей остаточныхдеформаций;- металлического стержня с закрепленным зеркальцем;- титанового диска;- подъемного столика;- термостатируемой ячейки;- оптической линзы;- прозрачного колпака, защищающего весь прибор от изменяющихсяусловий внешней среды и обеспечивающего надежное термостатирование.Титановый диск жестко крепится к концу упругой вольфрамовой нитис помощью металлического стержня.
Торец диска и стенка ячейкиформируют цилиндрический зазор постоянной толщины, в которомформируетсяМАСивозникаетградиентсдвиговыхнапряжений,создаваемых вращением ячейки. Радиус внутренней стенки ячейки R1 = 4,50см, внешний радиус диска R2 = 4,20 см.45Сдвиговые напряжения Ps, возникающие и МАС, фиксируются поизменениюуглаобработканитизакручивания(отжиг)вольфрамовойобеспечиваетнити.Предварительнаяусловие:напряженияPsпропорциональны углу закручивания нити. Определение угла закручиванияупругойвольфрамовойпроизводитсянитиспециальнымподдействиеотсчетнымприлагаемойустройством,нагрузкисостоящимизосветителя, линзы, зеркальца, шкалы.
Свет из осветителя, проходя черезлинзу, попадает на зеркальце, отражается от него и, вновь проходя черезлинзу, фокусируется на шкале в виде светового «зайчика». Миллиметроваяшкала, по которой отмечаются углы смещения, предварительно калибруютсяв угловых градусах.Межфазный адсорбционный слой формировали следующим образом. Вячейку собранного прибора через воронку наливали водный раствор ДСНзаданной концентрации (не допуская вспенивания раствора) до тех пор, покауровень раствора не совпадет с серединой толщины титанового диска. Наводную фазу осторожно при помощи пипетки наслаивали равную по объемууглеводородную фазу, представляющую собой раствор цетилового спирта втолуоле заданной концентрации.Смешанный МАС формировался в цилиндрическом зазоре междустенкой ячейки и боковой поверхностью диска.
Измерение реологическихпараметров межфазных адсорбционных слоев производили при различныхвременах формирования слоя.В работе использовали метод постоянной скорости деформированияМАС, задаваемой вращением ячейки с постоянной скоростью, но привозрастающейнагрузке.Методприменяетсяприисследованииструктурированных адсорбционных слоев, обладающих высокой вязкостью имеханической прочностью и позволяет определить поверхностную вязкость ипредельное напряжение сдвига (прочность МАС).Экспериментальнополучаликривые,которыехарактеризующиеразвитие напряжение сдвига в МАС (Ps) от времени наложения нагрузки46(время вращения ячейки) (t), рис. 2.3.9(1).
На представленной зависимостиPs(t) можно выделить характеристические параметры. Максимум наэкспериментальной кривой соответствует предельному напряжению сдвига(Prs), вызывающего разрушение исходной структуры МАС и можетрассматриваться в качестве аналога величины прочности исследуемогообъекта.Величинагоризонтальномунапряжениенапряженияучасткусдвига(Pss),сдвигаМАС,экспериментальнойвозникающееприсоответствующаякривой,определяетстационарномтеченииразрушенной структуры МАС в экспериментальном зазоре и позволяетрассчитать эффективную вязкость.0,60,5Ps, мН/м0,40,30,20,10050100150200250300350400450Время, сРис.
2.3.9(1) Кривая развития напряжения сдвига в МАС во временипроведения реологических испытанийНа основании полученных экспериментальных данных развитиянапряжения сдвига в МАС в начальный период времени (линейный участок)при различных скоростях деформирования были рассчитаны значенияэффективного двумерного модуля эластической деформации (Es) МАС.47ДляразрушенияпрочногоМАСнеобходимопреодолетьэнергетический барьер активации процесса разрушения. Анализ полученныхэкспериментальных результатов проводился в рамках теории долговечностиЖуркова, в которой долговечность материала определяется приложеннымнапряжением, температурой и особенностями структуры материала.
Междувременным интервалом от начала воздействия нагрузки на исследуемуюсистему до ее разрушения, то есть долговечность испытуемого объекта, tд,припостоянной скорости деформирования и предельным напряжениемсдвига существует зависимость:tд = A·exp { - αPrs/(kbT)}A = const, характеризующая особенности напряженного состояния, в которомнаходится материал, α – структурно-чувствительный фактор (м2·моль-1).Экспериментальныекривыеописываютзависимостискоростидеформирования ( ) от величины предельного напряжения сдвига:Prs = ln(Aβ)/β + 1/β·lnГде β = α.(kbT).
Эффективность действия внешней нагрузки на скоростьразрушения определяется коэффициентом α. Коэффициент α являетсячувствительным к структурным особенностям исследуемого объема тонкойпленки. Этот коэффициент находится как ctg угла наклона зависимостиPrs(lnдля исследуемых МАС2.3.10 Определение конверсии мономераДля определения конверсии мономеров от времени использовалиметодомгравиметрии.Для определениясухогоостаткавчистую,предварительно взвешенную с точностью до 0,1 мг, фарфоровую чашечкупомещали навеску около 1 г полимерной суспензии, снова взвешивали иопределяли точный вес навески полимерной суспензии.
Далее чашечкуставили в влагомер, AXIS, при 100 ºС, выпаривали жидкость досуха и сновавзвешивали. Массовую долю полимера (сухой остаток) в массовых48процентах по отношению к взятому количеству полимерной суспензиивычисляли по следующей формуле:ХM чвМ пустМ сухвМ чсМ пустМ сухв100 , %где Mпуст., Mчс, Mчв - масса пустой чашечки, чашечки с суспензией и послевыпаривания, соответственно, Mсухв – масса сухого вещества.На основании рецептуры полимеризации рассчитывали теоретическивозможный сухой остаток при 0 и 100% конверсии и строили графикзависимости сухого остатка от конверсии в массовых процентах, проводилилинию тренда. Через определенное время отбирали пробы и измеряли сухойостаток,сравнивалисрассчитаннымивычисляликонверсиюпопроведѐнному графику.2.3.11 Определение концентрации наночастиц в композиционныхполистирольныхмикросферахметодомтермогравиметрическогоанализаМетодомтермогравиметрическогоанализа(ТГА)определяликонцентрацию оксида цинка и диоксида титана в полистирольныхмикросферах, которую оценивали по экспериментально получаемой кривойзависимости изменения массы образца от температуры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
