Е.Д. Щукин, А.В. Перцов, Е.А. Амелина - Коллоидная химия (1157045), страница 23

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 23)

В этом случае с одной стороны ванны Легмюра 1делается углубление 2(рис. П-26); в него опускается пластинка 3, которую можно опускать или поднимать с помощью электромотора. После нанесения на поверхность воды слоя ПАВ одновременно с равной скоростью подвижным барьером 4поджимается адсорбционный слой и поднимается (или опускается) пластинка; при этом адсорбционный слой переходит на поверхность. Перенос адсорбционного слоя осуществляется при постоянном, достаточно высоком значении двухмерного давления, которое обычно контролируется с помощью пластинки Вильгельми (на рисунке не изображена); можно сказать, что адсорбционный слой принудительно «выжимается» с поверхности раствора на поверхность пластинки. Подобную операцию можно повторять многократно, перенося на поверхность большое количество адсорбционных слоев (иногда несколько сотен). Если пластинка поочередно движется вверх-вниз, то образуются полимолекулярные пленки, в которых соседние монослои поочередно контактируют углеводородными цепями и полярными группами — пленки типа У (рис.

П-27, б). Если нанесение слоев всегда проводится при движении пластинки в одну сторону, то могут образовы- 109 Рис. Н-27. Схема строения пленок Ленгмюра — Блоплтегг: а — пленки типа Х; б — пленки типа т'; и — пленки типа 2 ваться «полярные» (с нескомпенсированным в соседних слоях дипольным моментом молекул ПАВ) пленки, в которых полярные группы одного монослоя контактируют с углеводородными цепями другого. Если нанесение осуществляется на гидрофобную поверхность при движении ее вниз, возникают Х-пленки (рис.

П-27, а); иногда, впрочем, при попытках получения таких пленок возникают У-пленки, т. е. в момент перенесения молекулы ПАВ переворачиваются. При нанесении полислоев на гидрофильную поверхность при ее движении вверх удается получать (также не всегда) пленки У.-типа (рис. П-27, в).

Методом Ленгмюра — Блоджетт удается формировать структуры с заданной молекулярной организацией, в которых последовательные слои имеют разный, наперед заданный состав. Так, при использовании практически нерастворимых в воде органических кислот с достаточной длиной цепи, например стеариновой, состав переносимых слоев можно изменять, меняя электролитный состав подстилающего раствора — вводя многозарядные ионы, образуюшие с кислотами нерастворимые в воде соли. Для организации такого запрограммированного перенесения адсорбционньтх слоев разного состава сконструированы ванны Ленгмюра — Блоджетт с несколькими отделениями, в которые поочередно опускается пластинка. Среди различных перспективных направлений использования пленок Ленгмюра — Блоджетт можно выделить применение их в качестве монохроматоров и анализаторов мягкого (длинноволнового) рентгеновского, нейтронного и других излучений: это основано на организации на заданных больших расстояниях (несколько нм) слоев сильно рассеивающих излучение тяжелых ионов.

Много внимания уделяется также получению светопроводяших, электропроводяших и сверхпроводящих тонких пленок на поверхности твердых тел как основы ряда новых электронных приборов. 110 П.4. Классификация поверхностно-активных веществ и современный ассортимент синтетических ПАВ Способность поверхностно-активных веществ при адсорбции на поверхности раздела фаз радикально изменять ее свойства и тем самым влиять на многие важные свойства дисперсных систем широко используется в самых различных областях техники и многочисленных технологических процессах. При этом влияние ПАВ может быть существенно различным в зависимости от химической природы и строения граничащих фаз и молекул ПАВ, от условий их применения. Следуя Ребиндеру (10], можно выделить четыре группы ПАВ по физико-химическому механизму их воздействия на поверхность раздела фаз и дисперсную систему в целом.

Дадим краткую предварительную характеристику этим основным группам. 1. Вещества, поверхностно-активные только (или преимущественно) на границе раздела вола — воздух. К ним относятся средние и высшие гомологи алифатических спиртов и кислот, а также более сложные природные вещества. Поверхностно-активные вещества, относящиеся к этой группе, представляют собой умеренно действующие с м а ч и в а т е л и — за счет снижения поверхностного натяжения воды на границе с воздухом (см. П1.2); они могут использоваться и как пенообразователи, особенно для образования малоустойчивых пен (во флотации). Некоторые сильно поверхностно-активные вещества этой группы (октиловый, изоамиловый спирты и др.) используются и как пеногасители (см. гл.

ЧП1.2). П. Разнообразные по природе вещества, поверхностно-активные на различных границах раздела конденсированных фаз (твердое тело — жидкость, жидкость — жидкость). ПАВ этой группы в условиях сильного понижения о на межфазной границе содействуют развитию новых поверхностей раздела фаз в процессах разрушения, диспергирования и обработки твердых тел (см. гл. Ч(, 1Х) и эмульгироваиия жидкостей.

Такие ПАВ можно объединить по их действию общим названием д и с и е р г а т о р ы. Вещества, относящиеся к этой группе ПАВ, позволяют также управлять и з 6 и р а тел ьн ы м с м а ч и в а н и е м (см. гл. П1.2). Для обеих этих групп характерно отсутствие у молекул ПАВ способности образовывать пространственные гелеподобные структуры как в объеме фаз, так и на поверхности их раздела.

П1. Поверхностно-активные вещества, обладающие способностью к образованию гелеподобных структур, т. е. в известной мере твердообразных (см. гл. ЧП.5) в адсорбционных слоях и в объемах 111 фаз. При этом в некоторых случаях относящиеся сюда ПАВ могут и не иметь высокой поверхностной активности. Большинство ПАВ, принадлежащих к этой группе,— высокомолекулярные, природные или синтетические вещества преимущественно сложного строения, с большим числом полярных групп (белки, глюкозиды, производные целлюлозы, поливиниловый спирт и т. п.). Такие вещества используют как высокоэффективные с т а б и л и з а т о р ы умеренно концентрированных дисперсных систем различной природы: пен, эмульсий, суспензий.

ПАВ этой группы могут выступать как п л асти фи к втор ы высококонцентрированных дисперсий (паст). Механизм действия этих веществ рассматривается в гл. ЧП вЂ” 1Х. 1Ч. Поверхностно-активные вещества, обладающие м о ю щ и м д е й с т в и е м. Они объединяют функции всех трех предыдущих групп ПАВ и, кроме того, способны к самопроизвольному образованию в объеме жидкой фазы термодинамически стабильных коллоидных частиц (ми ц ел л о образован и е в растворах ПАВ, см. гл. Ч1) и к включению отмываемых загрязнений в ядро мицелл (с ол ю б и л и з а ц и я, см. там же).

Сюда входят различные анионные, катионные и неионогенные ПАВ из числа упоминаемых далее в этом параграфе. По химическому строению ПАВ могут быть разделены на два больших класса. Это, с одной стороны, органические ПАВ с дифильными молекулами, универсально поверхностно-активные на большинстве межфазных границ (естественно, ниже температуры их разложения), но обеспечивающие обычно лишь относительно небольшое понижение о (на 30 — 40 мДж/м ). С другой стороны, это самые г разнообразные, прежде всего неорганические вещества, проявляющие избирательную, но часто очень высокую поверхностную активность по отношению к данной конкретной границе раздела, способные вызывать здесь весьма резкое понижение о (легкоплавкие металлы по отношению к определенным более тугоплавким, вода по отношению к ряду солей и т.

д.). Особое место занимают кремнийорганические и другие элементорганические ПАВ, обладающие повышенной термостойкостью и иными свойствами, позволяющими использовать их в экстремальных условиях (высокие температуры и давления, агрессивные среды). Важное место в современном ассортименте ПАВ начинают занимать соединения с фторированными (в том числе с перфторированными) радикалами, способные к более сильному понижению о, чем обычные ПАВ с углеводородными гидрофобными радикалами. Разумеется, к классификации ПАВ можно подходить с разных точек зрения, и приведенное деление по их механизму действия на че- тырс группы не является исчерпывающим (они могут смыкаться друг с другом и проявляться совместно).

Отметим, что такое разделение сформулировано в принципе для обычных органических ПАВ; вместе с тем оно может быть распространено в определенной степени и на другие вещества, особенно это относится к представителям П группы — диспергаторам (см. гл. 1Х.4).

Описание свойств и применений ПАВ в различных областях промышленности, сельского хозяйства, медицины и т. д., данные о сырье, синтезе и производстве ПАВ можно найти в имеюгцейся справочной и монографической литературе 1191'. Главные классы синтетических органических ПАВ следующие: алкинбензолсульфонаты, алкилсульфаты, олефинсульфонаты, оксиэтилированные ПАВ, блоксополимеры, четвертичные аммониевые основания.

Характеристики

Список файлов книги