Коллоидный журнал

В диапазоне температур -10÷30°С исследовано влияние термоокислительного старения, частоты и деформации на межфазное взаимодействие по параметрам K-B-G* и К-В-d в асфальтовом вяжущем и модифицированном асфальтовом вяжущем на основе битума марки БНД60/90. Наполнитель вводили в битум в соотношении 1/1 по массе. Активный порошок дискретно девулканизованной резины (АПДДР) в качестве модификатора вводился в соотношении битум/АПДДР = 87.5/12.5 по массе. Показано, что модификация АПДДР обеспечивает большую по сравнению с асфальтовым вяжущим толщину адсорбированного слоя на поверхности частиц наполнителя при различных условиях внешних воздействий, причем эта толщина зависит от последовательности введения наполнителя и АПДДР.

Нанодисперсии могут быть использованы для решения различных практических задач, таких как повышение эффективности систем теплоснабжения, охлаждение электрооборудования, повышение нефтеотдачи и т.д., поскольку диспергирование наночастиц в жидких средах обеспечивает недорогой и удобный способ значительно улучшить различные функциональные свойства базовой жидкости. Хотя исследования влияния дисперсных частиц на поверхностные явления в системах с участием нанофлюидов проводятся более 30 лет, вследствие ряда факторов задача последовательного и согласованного описания поведения нанофлюидов, по-видимому, останется в центре внимания ученых в ближайшие десятилетия. В данной работе представлен краткий обзор недавно опубликованных результатов, имеющих общее значение для понимания поведения поверхностного натяжения нанофлюидов, а также процессов, происходящих при смачивании и растекании наножидкостей по различным поверхностям.

Изучено влияние природы и количества инертного компонента в составе перфторированной сульфокатионитовой мембраны МФ-4СК на ее равновесные физико-химические и транспортные свойства. Исследованы обменная емкость, влагосодержание, удельная влагоемкость, удельная электропроводность, диффузионная и электроосмотическая проницаемость двух серий мембран МФ-4СК с варьируемым содержанием инертных фторполимеров, полученных методом отливки из растворов полимеров в диметилформамиде. На основании изучения распределение воды по энергиям связи и эффективным радиусом пор и чисел переноса воды во внешнем электрическом поле установлена взаимосвязь между равновесными и динамическими гидратными характеристиками образцов. Установлено, что природа и содержание инертного компонента в составе перфторированной мембраны оказывает более существенное влияние на состояние воды в равновесных условиях, чем на электроосмотический перенос воды во внешнем электрическом поле.

Криогенной обработкой (замораживание при –20^оС в течение 12 ч и затем размораживание нагреванием со скоростью 0.03^оС/мин) водных растворов поливинилового спирта (ПВС) с концентрацией полимера 100 г/л) получены макропористые криогели и исследован характер изменения их физико-химических параметров после уравновешивания образцов с водными растворами аминокислот общей формулы H₂N-(CH₂)_n-COOH (n = 1–5). Показано, что эти аминокислоты, в наибольшей степени глицин (n = 1), в наименьшей – ε-аминокапроновая кислота (n = 5), проявляют космотропное воздействие на свойства криогелей ПВС, вызывая уменьшение их объема, значительное возрастание компрессионного модуля упругости и повышение температуры плавления образцов. Тем не менее, высвобождение H₂N-(CH₂)_n-COOH аминокислот из насыщенных их растворами криогелей во внешнее водное окружение происходило без существенных диффузионных затруднений. После исчерпывающего отмывания чистой водой нагруженных аминокислотами криогелей их физико-химические показатели не возвращались полностью к значениям, характерным для образцов до их обработки растворами таких аминокислот вследствие промотируемого космотропными аминокислотами образования дополнительных Н-связанных узлов трехмерной сетки в объеме уже сформированного криогеля.

Выведены полуэмпирические уравнения, описывающие зависимость сдвигового напряжения от скорости сдвига при течении однокомпонентной суспензии. Суспензия рассматривается как состоящая из двух фракций: одиночных зерен твердой фазы и их димеров, между которыми протекает обратимая реакция димеризации. При этом димеризация одиночных зерен рассматривается как реакция с постоянной константой скорости, а диссоциация димеров – как обратная реакция с константой скорости, линейно возрастающей со скоростью сдвига. Уравнения основаны на формуле Кригера–Догерти, обобщенной на случай многокомпонентной суспензии.

Криогенной обработкой (замораживание при -21.6°C в течение 12 часов, а затем оттаивание нагреванием до 20°C со скоростью 0.03°C/мин) раствора поливинилового спирта (ПВС; 100 г/л) в диметилсульфоксиде (ДМСО) без и с добавками проявляющей в такой среде космотропные свойства мочевины в концентрации 2 или 4 моль/л, получены «первичные» криогели ПВС. Их последующая гидратация замещением ДМСО на воду вызывала уменьшение объема и массы образцов, а также приводила к существенному росту модуля упругости получаемых «вторичных» криогелей. Абсолютная величина таких эффектов зависела как от концентрации мочевины в исходном растворе ПВС, так и от соотношения объемов гелевых образцов и водного экстрагента при их гидратации. С помощью оптической микроскопии установлено, что присутствие мочевины в исходном ДМСО-растворе полимера в концентрации, близкой к пределу ее растворимости в такой среде, индуцирует формирование крупнопористой морфологии образующейся гелевой матрицы. Поскольку высокомодульные «вторичные» криогели ПВС представляют большой интерес в качестве материалов биомедицинского назначения, в работе была оценена возможность их функционирования в качестве носителей систем доставки лекарственных веществ. Как модельное лекарственное соединение использовалась натриевая соль ибупрофена. С помощью анализа в рамках функции Вейбулла кинетики релиза этого вещества показано, что динамическое водородное связывание его карбоксилатных групп с гидроксильными группами ПВС приводит к замедлению высвобождения лекарства из полимерного носителя, т.е. способствует пролонгированию процесса высвобождения. При этом скорость процесса зависит от содержания мочевины в исходном растворе полимера, что, скорее всего, связано неодинаковой микроструктурой полимерной фазы стенок макропор криогелевой матрицы.

В данной работе была изучена возможность стабилизации 2,3,9,10,16,17,23,24-окта[(3,5-бискарбоксилат натрия)фенокси]фталоцианината цинка(II) (ZnPc16) путем его гибридизации с поверхностью листов оксида графена (ОГ) за счет дисперсионных или координационных взаимодействий с фрагментами углеродного каркаса в объеме гидрозолей ОГ. С помощью сочетания физико-химических методов анализа (СЭМ, флуоресцентная микроскопия, рентгеновская порошковая дифракция, КР-спектроскопия) была подтверждена интеграция ZnPc16 с нанолистами ОГ и изучены морфология и структура полученных гибридных материалов. С помощью спектроскопии электронного поглощения установлено, что, независимо от метода гибридизации, связывание макроцикла с неорганической частицей приводит к увеличению устойчивости ZnPc16 в водной среде под действием видимого света. На основе анализа данных спектральных кинетических исследований показано, что, в отличие от системы, полученной путем прямой интеграции ZnPc16 и ОГ, гибридный материал, сформированный за счет координационных связей между компонентами с использованием ацетата цинка (Zn(OAc)2) в качестве связующего металлокластера, способен проявлять фотокаталитические свойства в окислительной фотодеструкции ряда модельных органических субстратов-поллютантов (родамина 6G, 1,5-дигидроксинафталина, 1,4-нитрофенола). Предложенный коллоидно-химический подход к стабилизации фотоактивных водорастворимых фталоцианинатов потенциально позволяет увеличивать их устойчивость к фотоиндуцированному самоокислению и может быть адаптирован для различных производных тетрапиррольных соединений, обладающих фотосенсибилизирующими свойствами.

Задачей исследования является увеличение энергоэффективности трубопроводного гидротранспорта водонабухающих алюмосиликатных дисперсий. На основании модельной технической суспензии, наполнителем которой является сложная смесь алюмосиликатов, отработан подход, позволяющий улучшить технологические свойства таких суспензий. Модификация суспензий заключается во внесении добавок ингибиторов набухания частиц дисперсной фазы органической и неорганической природы, а также неионогенных поверхностно-активных веществ. Действие добавок приводит к снижению предела текучести и повышению седиментационной устойчивости гетерогенной системы. Показано, что применение комплексной модифицирующей добавки предотвращает агломерацию частиц модельной суспензии и обеспечивает ее седиментационную устойчивость при температурах до 70ºС, что актуально для технического процесса, в котором суспензию планируется использовать.

Технически исследование носит прикладной характер. Используется известный подход к модификации суспензий, связанный с борьбой с агрегацией частиц дисперсной фазы и блокированием ионного обмена между ними и дисперсионной средой. Выполнение комплекса реологических сдвиговых и осцилляционных тестов, исследование седиментационной стабильности суспензий в присутствии различных модифицирующих добавок позволило оптимизировать их состав. Практическим результатом работы является успешный гидротранспорт суспензии, в которой содержание дисперсной фазы выше на 50%, относительно немодифицированной суспензии, что повышает энергоэффективность процесса.

Стабилизация заряженных частиц в неполярных средах является одним из наиболее сложных вопросов современной коллоидной химии. Отнесение к коллоидной химии в данном случае абсолютно справедливо: в неполярных средах заряженные частицы, как правило, имеют супрамолекулярную природу. Низкие значения диэлектрической проницаемости среды обуславливают энергетическую невыгодность существования ионов в классическом понимании. Условием нахождения заряженных частиц в неполярных средах является их стерическая стабилизация, что требует некоторого пересмотра представлений о строении двойного электрического слоя, прежде всего его диффузной части. Важность детального анализа структуры двойного электрического слоя в неполярных средах обусловлена высокой практической значимостью электрокинетических явлений в подобных системах.В данной обзорной работе рассматриваются основные модели стерической стабилизации заряженных частиц поверхностно-активными веществами различной природы в дисперсионных средах со значением диэлектрической проницаемости ниже 5. Внимание уделено не только области концентраций, соответствующих образованию мицелл обратного типа, но и концентрациям ниже критической концентрации мицеллообразования. Кроме того, рассмотрены некоторые нетипичные примеры электрокинетических явлений в органозолях.

Предложена модификация правила Стефана для коэффициентов поверхностного натяжения жидкостей, заключающаяся в выборе самой жидкости как системы сравнения по отношению к ее поверхности. Получено выражение для коэффициента поверхностного натяжения, которое использовано для интерпретации их температурных зависимостей для ряда молекулярных жидкостей с различными физико-химическими свойствами.

Механохимическим методом в вибрационном аппарате синтезированы этоксиаминопроизводные гуминовых кислот при одновременном взаимодействии гуминовых кислот с полиэтиленгликолем (ПЭГ‑6000 или ПЭГ‑1500) и одним из аминирующих реагентов (мочевина, гидроперит, циангуанидин). Продукты реакции охарактеризованы методами ИК спектроскопии, кислотно‑основного потенциометрического титрования и вискозиметрии. Тензиометрические и реологические характеристики поверхностных слоев растворов солей синтезированных производных гуминовых кислот были исследованы методами формы висячей капли и осциллирующей висячей капли. Установлено, что растворы солей этоксиаминогуминовых кислот обладают выраженной поверхностной активностью на границе с воздухом. Экспериментальные зависимости изменения модуля вязкоупругости от поверхностного давления и от концентрации растворов солей этоксиаминогуминовых кислот находятся в удовлетворительном согласии с данными расчета этих функций по теоретической модели бимолекулярной адсорбции. Присутствие аминогрупп в структуре этоксиаминогуминовых кислот определяет их высокую растворимость в кислой области рН. Одновременное введение этоксильных и аминогрупп в структуру макромолекул гуминовых кислот позволяет получить новый вид ПАВ, который одновременно может совмещать в себе три функции – анионного, катионного и неионогенного ПАВ.

Данная работа посвящена экспериментальному исследованию процесса испарения капель наножидкостей диоксида титана, диоксида кремния и алмаза на подложке при взаимодействии с солнечным излучением. Было изучено влияние различных факторов на процесс испарения капель, включая тип материала и концентрацию нанокомпонентов, направление облучения, объем капли и материал подложки. В результате были определены критические концентрации наночастиц для капель исследуемых наножидкостей, при которых скорость испарения капель достигает стабильного уровня. Также проанализированы режимы и стадии процесса испарения капель в случае докритической и критической концентраций наночастиц. Показано, что эффективность испарения капель под действием солнечного излучения сильно зависит от направления облучения. Влияние объема капли и материала подложки на ее скорость испарения также исследовано. Помимо эффективности испарения, проведен анализ морфологии осадочных структур капель, показана их зависимость как от концентрации и типа материала наночастиц, так и от режима испарения капель. Результаты данного исследования позволяют более детально понять, как ведут себя капли в процессе испарения под действием излучения, особенно в инфракрасной области, и подтверждают перспективность применения наножидкостей в солнечной теплоэнергетике.

Obtaining new sorbents-catalysts with selective properties is of particular interest. A series of metal/activated carbon composites with sorption and catalytic properties has been obtained and studied: AC-Mn1, AC-Mn2, AC-Mn1S, AC-Mn2S, AC-Cu1, AC-Co1, and AC-0. The composites were obtained from local raw materials by the hydrothermal method. SEM EDX methods were used to determine the morphology of the particles of compounds in the carbon phase and the average elemental composition of the surface. The detection of crystalline phases and functional groups of the organic compounds in the samples was carried out with XRD method and FT-IR spectroscopy, respectively. The thermal stability of the researched materials was performed thermogravimetrically in the temperature range 20-700oC. All analyzed samples have a good thermal stability; the decomposition in air atmosphere begins at temperatures higher than 240°C. The physicochemical and sorption characteristics of the materials were studied by N2 sorption at -196°C. The tests have shown that the studied composites have the ability to transform (remove) nitrite ions in solution.

Self-emulsifying systems, such as self-emulsifying drug delivery systems (SEDDS) and self-nanoemulsifying drug delivery systems (SNEDDS), particularly used for enhancing the bioavailability of hydrophobic drugs. This review comprehensively examines the terminologies and mechanisms involved in self-emulsifying systems. The complex nature of self-emulsification is elucidated, encompassing diffusion, interfacial phenomena, and thermodynamic considerations. Three main mechanisms are explored in this review: diffusion and stranding, negative free energy for nanoemulsion formation, and the liquid crystalline (LC) phases formation at the interface. Diffusion and stranding cause rapid diffusion of water-miscible components, forming fine emulsion droplets. However, it lacks a clear thermodynamic explanation. Concept of negative free energy provides a thermodynamic explanation, while the formation of LC phases at the interface is an intermediary event during diffusion-driven self-emulsification. Understanding these mechanisms is crucial for developing optimum self-emulsifying formulation for pharmaceutical delivery, food bioactive delivery, and cosmetic applications.