Реологические свойства адсорбционных слоев и пленок бинарных растворов желатина-ПАВ на границе с воздухом и устойчивость пен тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.11 ВАК РФ

гп

На правах рукописи УДЯ 541.182.02.

ДЕРНАЧ Светлана Рос .'исдавовна

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АДСОРБЦИОННЫХ СЛОЕВ И ПЛЕНОК ЕШЛРЕЫХ РАСТВОРОВ ЕЕЛАТИНА-ПАВ НЛ ГРАШЩЗ С ВОЗДУХОМ И УСТОЙЧИВОСТЬ ПЕН

02. С0.11 - Коллоидная и ьэкбронпся гпгмня

Двторойерат диссертации па соггсгажэ ученой степени кандидата хтячзсгаи наук

МОСКВА,1991

" ШЭШЭСГОЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЭНАМЕНИ ИНСТИТУТ ТОЕКОЯ ЛШИЧЕСКОЯ ТЕХНОЛОГИИ

кя. и. а лаююсовА

Работа выполнена в Цуршногши ззизсзи ипгэпзркои иэроюг учыицг им. Лэшшского кохзоьэха.

ЕаучниД ругаводотехь Баучцьй консультант

Офлциалышэ ошюнеыти - до:яор хшмгскпх наук, профоесор

Е. С. Кюшисов;

кандидат . хшцчесшпс 1аук, старей научный сотрудши; Т. С. Соловьева

Бодувдя организация - Шскобскпй хи^аго-текполопгашиЗ

институт ни. ЛII Нэндэлзева.

- доктор ззаячосикх наук, профессор НЕЕотова;

- дотор юпдгсзмшх паук, профессор ЕЕКзшЗюва

Ващгга состоится £ " шщл 1391 г. в ^^ часов в суд а £3/3 ш заседании спец; актированного совета Д.0оа41.05 срп •Иэсковмаш ордена Трудового Красного Впамзпн институте тонкой хи ютеской техногопш ни. Е Е Ломоносова по адресу: 119331, Г-435 1Ь«ша, II Ефоговскал ул., д.1.

О диссертацией 1.*о:л:э • ознакомиться в библиотек 12ГГ2

пи. Е Е .Еклзкосова. •

■ . ' " . '

Авторафорат разослан " -3> " иал 1931 г.

УченыД секретарь специализированного совета

Д.063.41.05 доктор химических гаук

профессор " — ^ ^ ГР--1?-0^

I1 !

ГСЬрТСЦКЙ.

г '-'.г.': гот-оидной

" . . том

';7Г0

слззз сстг:;г:: ;\о i." г-уп-:- - г.и сгсугггт/х?

о с'с.'отп г" л устс^тооти

ц с0ю!'з ;; рг.з,~зг-2 ггаляотсп гисту-

залапэЗ, прзг.о?с2™г;г,эа болызэ'Л тссрзтггсзасЛ п прзетн-':зс!г-'.Л г.птсрзс, сп.тсап::""Л з тзстпостп с ::осб::од'.а:оетью ропэш:п ег-олоптаски:: проблэм при от/стк-э с то та вод.

Работа является частью плановых исследования Мурманского

вшшего инженерного морского училища, координируете: АН ссс? по проблеме "коллоидная хш.сш и физика-хг^йческ-гл механика" (2.16.33). Бэкзр государственно,'; регистрации 01830035282.

цель работы состояла в изучении влияния иизкзколекулярпых гь\в различной природы (иопоге.л;^: и нопоногешшх) на свойства растворов желатины так в объзые, таг. и на граница раздела фаз раствор - воздух в связи с регулированием устойчивости пек, стабилизированных бшарншп сызсяиц желатица-ПАВ.

научная новизна. ХЬказгша воз1.:з:.;ипть регулирования устойчивости пзи, стефуааированньк водщлех бипараьш сызсящ: гэлатш:и п пав различной природы (кагношш, анионных, кзио-0прзд;лз:;п коистанти скорости коахеецзнщш пзшшх кчеи!^ ЕаЗдзпц соотио^эшш компонентов в бинарных емзеях, при ко^ори:: кзпотапгс. старости коалзецонции шпп^алька. Рассчитаны газффпцпекти кшэйиой корреляции 1:з;.:ду устойчивостью пзн и реологкчзодеш нара^траыи адсорбционных слозв и двухсторонних пешхых плзнок.

Установлено, что комплексы, образующиеся в бинарных водных с:.:зсях платины и ионогенкого ПАВ, более поверхиоетно-шеишки, чаи отдельна? коьтоазкты.

Определены соотношения шгакоыолекулярных ПАВ и юэлаттш, ■ при шторых структурно-реологические свойства адсорбционных слоев и двукстороншпс пленок обладал? ярю выраганными упруго-вязкими свойотва.м;1, реологические паргиэтри достигают «асоциальных' значзиий при насыщения границы раздела вода-воздух комплексам сзяапша-ПАВ.

Рассчитшш терг.0Д1ша.чические параметры пенных черных

«

пленок, образованных из растЕоров келатгаш в присутствии ПАВ и электролита (хлорида иатр>ш).

н'г.угуузс::' - гууулуооу-), на сзусуашш рэзультсуоп nri"o-

донпых уюууотууул ттргуоуэуи р5кг::с-пдас!гг ггс- ...........■■■ ^-т-

!пк г:о~л уу-уу -уу". псогдт'.-.ггг.гссгп, уу:: :.уу~

ргсгг.оруу? сэ :. в . ст;.? гот?::: г: ус .гот:-:.......уш::ууу

суопсуруурссгуу:; yo г ~::? г" ", у:........у:гуу :гу---у" уупсгуу

>то?сшш, лог:у:;м-'~ ггз"о:~"у?:- ууут ?ут: ття?:™4......у

сзлтзы:: ус-густ: -у evoyyy: :у: Гзутугг) -

-рэолопгчзскл:: су'стз уууууу з бунзруу: су:с::: с па5 у грашщэ раздзла пода-гсзду; -за уу? сбгззсууу иошгеязоп уелатина-пав, а ?ак:::э г у:у:ууууп усусууу'""у - - успзгу'-у зпсгем (пэпны>: плена:; у ■ : ó::—уул у у ~ уз-гу :

з$Фэктке!П^':1 псуссбрззу......: т-z:\io: г- у:1сугууу,

Апробация сусоты у уу: у .Ужу .у у ■" \ уууу-

залксь на копфзруппу; ' ■.......уу: лу-'-уу зуулуууу

'п' (у. "у у? у. i у1. у '-у~уу ' ■ пспфзр:::-

упп щуузсссу- —иг?::." . - . '"7 (г. -'тр-

:a::oi:, 1гсз. i" у . у уууу

[г.Юзбекпко, 1".". ?.; .' ''I - : "у-уо

пили ПАЗ (г. Гдуууу. Уусууоу - у:угу -у

^зкко-хк.ичзето:. ::з:у* уу "-""-'угуур"':..... (г.Кусупз,

L990 г.).

По to¡*3 диссертации спуслзузззеуэ О пзуууууу работ.

ОЗгзн н стру1стура рабе?::. £::зсортсц::.1 ccsyoy? из Езоео-шя, Литературного обзора (Гглса 1), &сспзр::Уз::?а!ы:оЛ часта Глава 2), Результатов и jcí сбсугдашп (Глзхз 0), Гууолоз.Сгп-'.IV литературы п ПрилоглниП. Вгссортацня кэгоггпа па /3& ¡траницах машнописного Teiccra, содержит JX) табящу, шсунко^и список литературы из 172 иаимзповшшй.

— о — со;:овз:э2 ссаг:?::лн:2 pa^tu

еэ вг-о^ш;:: ссззизлала с.:..;'глы:сс?ь ы.;5pa::::cït сформулировали Uî^b аада^;;

в поп"о-/; ирцюднтс;: созор гл.тературц,

сга.'.зтв едав, с i::: cuscoft с i:;:2-:c::oaú¡;7-ляркы:.и шб на раз;;с.-.:а (-:.:> раслср-гсзду::. гассгогрокэ

wû'îk шцзстг ::а по:;. с;р;~.:-

нф1;о-1':оо;:оп;чос1:;;о ссохся» едсорзщза::::: злсзз ш1ш> опрздз-степень yetcfriiiesoï:! дпопзрстпг.: c:\zix: (пои, Гг/сппй р.г/:тэ пр::г.о~эи:.: sc?á:;xc-p::3vi::¿: Cjzûi/igl î: сп;:са:;и изтода кзс.~здсвг:п:л.

CJ:::I::ÍJ 1:2с;.:;.О: У:Г~ в раоото кспо^соазса сстсгра;обсссоллпкхг г;2.\оч-i:aг: :„зла?1:::а проноьог.зт^а еазси;с:;эго caí ir,-. ^ux

«ч;:а -i. с. срздкзгззовся 1з»кугзреея i:aoca î:.:, с;;родо.-эи::2Л :.:зтодзг.: сеслораосоа:;;:/; составил 7ссс0. д:;ал:;з 1:зг.з»;у.ллр::э-kiccoloí'o распрздоазпз::; :.эаат1::и! е плдг-элз^росзроза

с дэдощ^-зульфаго:,: катр::л cúnapy:.z:2 X, ß > (f~ ' кзжонзахи с прзса2фоваш:эиeiai:: ircnozi.sois'iu такта iiaaixo-

лзкуир:;ыэ иде: itax;;3i;:;o3 - к-цо?;:лп;;р;:д;и1;и1 хлзр::д (щео,

производства Кизьского вавода "Р;ШР'; сивюшшз - додздад-судьСат ватркя (Г.01Э и ♦грлиатркзЕПз cocí гэпоэфщш д;:зульфз-янтаркой кислоты с дзсятьэ и тргл;адцатьа &tqi2¿:;i углерода в алюшьыоц радикагэ (ïCIMO, ïC;M3), образцы- аттестовали ч очзпхэнъ! во ВНИИШШ; нешюшшыз - трвдзцщювьй и пептадеда-ловкй оксиэтшвфоваапю спирты со степенью сксиэтшшроБашшя равной'2 десяти (С-15 Лю , С 15 А -¡о )," образцы синтезировали и очшрны в НЕЮ ШЖП1

Бинарные смеси готое-ш смешиванием растворов ПАВ и гдлатины при коыпатной тешературе с использованием бидистил-лированной воды.

- На толы ¡юсладоватт

Параллельное измерен реологических параметров адсорбционных слоев и двухсторонних пенных пленок проводили с помощью ротационного зластовискозиметра с системой горизонтальных концентрических ¡отлец из платиновой проволоки (диаметр проволоки 1.5*10л-3 ш) методам! постепенно возрастающей нагрузки (по 0.28 мН/м через каждые 15 с) и затухающих колебаний. Пленки натягивались в узком кольцевом зазоре при опускании жидкости нгаз уровня колец; адсорбционный слой формировался в том гаэ кольцевом зазоре при погрупашш колец в поверхность раствора до половины их толщины.

Изучение реологических свойств поверхностных адсорбционных слоев проводили такгэ методом закручивания диска, подвешенного на упругой вольфрамовой нити и расположенного на

границе раздела фаз, при постоянной старости дефорнировагаи « » »

(£ -ссгв1) в диапазоне £ от 41*1СГ-4 до 4.1*1 СМ рад/сек.

Поверхностное иатягльлэ определяли шдифяцированнш методом частично погруженной пластинки Вильгельыи. Для изучения взаимодействия- гвлаипщ с ПАВ п объеме использовали метод по?енщгонзтр;гчес1юго титрования. Эффмтшшй радиус частиц в растворах йэлатшш, ПАВ и их бинарных смесях определяли методом дисперсии светорассеяния ("спектра мутпости"). Устойчивость свободных пенных пленок исследовали шпфоинтерференционным »«егодом Шелудко-Ексеровой.

Пену генерировали. Сарботированием воздуха через раствор пенообразователя. Агрегативнуп устойчивость барботалных пен

оценивали по константам скорости коалесценции пенных ячеек и периодом устойчивости пен по дисперсности. ГЬку получали Taras стандартный способом встряхивания и на диспергаторе, при атом пенаобразушую способность растворов характеризовали величиной шксиыадыюго сбъеш и кратность» образующейся пены.

Эксперимент проводили при рН 5.6-6.0 и комнатной температуре (Т-295±2 К).

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований и их сбсуэденке,

Реохогтеаав свойства ШЕэру.ностних с£оов Iг шгешк Camping ci'ccon гзхаята-ШВ Изучали возмшость регулирования реологических свойств адсорбционных слоев па гралкцо с воздухом к двухстороннж пенных пленок . из растворов кэлаТины путей введения добавок низкомолекулярных. ПАЕ Експеришнты проводили для растворов желатины в диапазоне концентраций 0.01-0,10 %. Ереш формирования адсорбционных слоев растворов' ззлатиш- на границе с воздухом при Сг.-0.01% составляет 6 часов, при Сг.-0.10% - 4 часа. Epi.- введешш добавок ПАВ даго в небольших количества:: (шого ызньпшх KKL0 оптимальное время формирования адсорбционных слоев значительно уменьшается. Так, например, при добаз-лешш в 0.102 раствор гзлатшы 1.5*10~-4 шль/даГЗ ЦПХ слой формируется в течение 2. Б часов, а при введении 10~-4:.:оль/д;.ГЗ ТКС-10 - в течение '1.5 часов.

Дгш количественной оценки процесса формирования адсорбционных слоев по результатам измерения структурно-ыоханичееюое параметров (предельного напрягкения сдвига Prs) этих слоев во време$1 определяли константы скорости формирования контактов в слое К с помощью соотношения: K*t-ln[Pmâx/(Pmax-Pt)], где

.-'о __

Pnax.Pt - максимальное предельное напряжение сдвига и предельное напряжение сдвига адсорбционных слоев в момент времени Ь, соответственно; t - время.

1М0Л2, сл-1

10 8

б 4

0 3 6 9 12 моль/дмА3

Рис.! Зависимость ¡ганстаити скорости формирования тон-тшстов в адсорбционных слоях бинарных смесей глла-япш и ПАВ от »сонцентращш ЦПХ при СяД: а 01 (1), 0.10 (2).

По;сгзапо (рис.1), что увеличение концентрации ЦПХ в смеси о пэлатшгоП прдаодот к росту ганстанты скорости образования контзктов. Оказалось, что значения констант скорости форшгро-вапия ¡сонта!1тов в слое равны порядга пеиталысгс едипщ 1СГ-2-ЮЛ-1 шш"-1 и совпадают со значения?.« констант, опреде-ЛПЕС51Х старость адсорбции на границе вода-воздух, рассчитанных по кинетики уменьшения поверхностного натязкения в тех

л> бинарных смесях. £го указывает на общность- кипетичесгапс

о

процессов адсорбции н образования структуры поверхностних слоев вследствие установления шямояекудярных оконтактов.

Бее дальнейшие измерения реологичеомх параметров адсорбционных слоев проводились при условии завершения их формирования.

Рис. 2 Реологические кривые для адсорбционных слоев растворов келатины (1,5) и бинарных смесей кэлатшш с ЦПХ (24,6,7) при СжД: 0.01 (1-4); и. 10 (5-7) и Сцпх, моль/дг.ГЗ: 7.4*1СГ-5 (2,6); 1.5*10~-4 (3,7) б.ЗлЮ^-й (4).

Получены рес тогические кривые поверхностных адсорбционных слоев бинарных смесей платина-ЦПХ. из зависимостей развития иалрягания сдвига Рз во времени при различных скоростях дефор-!.;;;;оЕйн:;я £ . При Сцпх < 5. 0-а1О~-4 ыоль/д1.ГЗ (С;:>0.012) п при Сшгк < 1.3*10"~3 моль/дм~3 (С;;;-0.10Х) слон обладая? ыехашмес-кой прочностью, ярко выралсэнным пределом текучести Рк. Реологические кривые имеют вид , характерный для условно твердооб-разных систем

Изменение предела текучести Рк и других реологических параметров поверхностных слоев бинарных смесей ;;-.злат;;г;а-ще, а таю;;? ;-;йлатша-ТКС-10 с разной концентрацией ПАВ (си-0.10%) представлены на рис.3. Видно, что реологические скоиства

[мН/м]Л|лН-с/м]

О -I

-2-1-

о

о -б -5 -4 -3 to Стмс—го , [ушъ/г^З]

«и/и

Р:с,

мН/м --

6.

1,25--

5- ■

Г ,00':

4- -

0,70 V

з- !

9 O.f'"-

н-н

Н-h

%г>, [мН-с/м]

tS, ¿Г/H/M

ет пел Ж5 з - .г :с - ".T^n-ir/::

ÏIIO— i О с ЦПл (б) 1:'. • I 10%.

адсорбционных слоев определяйся соотношением компонентов. Поверхностная вязкость ^ э, бингамовский предел текучести Рк, сдвиговая прочность Рг и поверхностный сдвиговый модуль упругости Ёз адсорбционных слоев достигают максимальных значений при соотношениях компонентов 5.9*10Л-4 моль ЦПХ/г кед и 1(Г-4 моль ТНС/г же л. С увеличением концентрации ПАВ (Спав > ККЫ) реологические параметры уменьшаются и при соотношениях больших 1.3*1(Г-3 моль ЦПХ/г жел. сдвиговая прочность Рг-О, модуль упругости £з~1(Г-3-1(Г-2 мН/ы, поверхностная вязкость з"10л-4-10'ч-3 мН*с/м, что практически совпадает со свойствами слоев растворов ЦПХ. Для смесей желатины с ТГО эта область не была достигнута, так как мы проводили исследования при концентрациях ТКС иного меньших ЮШ, что обусловлено пределом растворимости этих ПАВ в условиях эксперимента (рН 5.5-6.0).

Полученные экспериментальные результаты мозкно объяснить образованием комплексов желатина-ионогенное ПАВ, в объеме раствора, способных формировать специфические поверхностные структуры, обладавдиа повышенной прочностью по сравнению с адсорбционными слоями желатины без добавок ПАЕ Методом потен-щгаыетрического титрования было изучено взаимодействие желатины как полиэлектролита с каткотшы, анионными и неионогенными ПАВ в водных растворах, а также определено максимальное количество ПАВ, свявьшаеше язлатиной. Количество шлей даН, ТШ-10 ЩГС на один граш келатины равно соответственно 2. 3*10~-3, 1.9*1СГ-3 п 1. ?*10"-3. Оказалось, что при концентрациях ПАВ в бинарных смесях меньше этого количества адсорбци-онные0 слои характеризуются яр;и выраженными упруговя8Кими

свойствами, при больших концентрациях - свойства адсорбционных сдоев приближаются к ньютоновским зтдкостям (рис.3).

Показано, что неионогешше ПАВ слабо взаимодействуют с л»латиной, что подчеркив» т роль электростатических взаимодействий при образовали.'! комплекса.

Образование комплексов сопровождается возникновением высокодисперсных частиц новой фазы. В водных бинарных смесях при соотношениях гамлонентов равных 5. 9*10~-4 моль ЩК/г л., 10~-4 моль ТКС/г :*ел. , 5.0*10~-4 моль ДСН/г тел. (Ск-0.10%) и 1.5*10~-3 моль ЦПХ/г шл, (Сл-О.01%) образуются частицы с максимальными эффекгшшими радиусами, которь--* равны соответственно 1400, -100, 310 н С00 им. Размер'! частиц в йодном растворе с;'!Г"*о но поэвмкиг? 100 нм (С".-0. ШХ).

Покачано, что HAD, сСрслу-

щиеся т 6нгцш1к г,- • rorwv. г "о-г'сшг,r.i, чем

от;":::' ./ .• .::: ' J ■ лрч пр'-^лтны

пост-г' •• г:?;-. ; • . ;ш.ч, }>}лЛ Ч ИХ

йУС'. . < "'"MIV^""! ло-

вер-:.. , - , ., - ; 1).

pv^n - • • - ^

пссг'т. "" . .

слздс:""" .■". .с: - "■ ?.",-

пой —;'> . - :.--:■:с

'.0,ь 4 IICCI - ■ ■■ - ■ л - - [ У; . :.

о

кое¡те:/] : " .ч, з свсо оче-

редь, : ггчо сог-лсн::':•■ ?<": ^'"^'г; :.:> . ."m.'X зависимости

реолог::'':-ск:п: пара:::*:.:-. •. -.сорс:'. о::иых его? > г эсей ¿элативы и ШГС о: зднцэчтрации :>•.;:: -....с. При яопцг. '".¡днях ЩШ большие максимального количества, связываемого желатиной, когда

Сцп>:»10л4, моль/дмлЗ

И1н-1-(-1-1-1

0-6 -5 -4 -3 -2 -1

Рис. 4 Изотермы поверхностного натяхакип растворов гзла-ТШ1Ц (1), ЦДХ (2), 015 л 10 (3) и бинарных смесей кзлатшш (Сй-0.10%) и ПАЕ: ЦПХ (3), Аю (Б).

конкурирующая адсорбции свободных молекул ЩК'превышает адсорбцию комплексов, поверхностное натякение бинарной смеси становился равным поверхностному натякэни» раствора ЦПХ без добавок язяатккы.

Как видно 53 рис.4 (кривые 4,5), изотермы поверхностного

— 1Б —

..100

10%с -I 5000

-•150

Рис.5 Зависимость вязкости двухсторонних пенных плепок (1,2) и константы скорости гюалесценции ячеекпв пенах (3,4) из Оиш_рных смесей зпелатина-неионогениое ПАВ: с A-ÍO (1,3) при С.т.'0.10% И из растворов Сс?Л-ю(2,4) от концентрации С <5 Аю.

яатягвния бинарного раствора яэлатина-С^&ю я раствора С^А-го практически совпадает. По-видимому, шлекулц непоногагаого ПАВ, ко взаимодействующие с гелатикой, формируют поверхностные слои бинарных растворов и определяют их свойства.

Так, двухсторонние пеннкэ пленки из растворов гэлатиш (СЫЭ.10%) с дсбзисля С, с: характеризуется отсутствие« механической прочности и упругости, вязиюсть пленок возрастает о увеличением концентрации Аю и равна 10л-4-10"-2 мН*с/м (рис.5). Аналогичные реологические свойства имеют "энные пленки из растворов С^ю без добавок кэлатшш. На рис.0 представлены зависимости реолог;гсес!их параметров пенных пленок бинарных смесей гэлатига-кокогенное ПАВ СЦПХ, ДСП) от концентрации ПАВ при Сг.-0.10%. В области «алых концентраций ЦПХ и ДСП пленка обладай? сдвиговой прочностью на кривы:-: наблюдается при соотношении ¡соыпопентоз

5. 9*10~-4 ноль ЩГУг ;::эл. и 5.0*10~-4 моль ДСП/ г ".эл., что объясняется стабилизацией пенных пленок гвмплегааии гэдатина-оПАЗ. Етаюсть и модуль упругости пленок !сомпле15сов галшша-

о

ЩХ еоорвегегаеко да 2 порядка и примерно на порядок' превышают

«

вязкость и модуль упругости пенни? пленок комплексов яззлатина-ДСЕ Цредполагаетса, «то в этом случае элементы возникавдзй в объеме структуры переходят в средни» часть пленки при ее образовании н 8лиявг на реологические свойства пенной пленки наряду со свойствами стабилизирующих адсорбционных слоев. При концентрациях ЦПХ и ДСН больших количества, связываемого аедатиной (Сщх > 1.3*1(Г-Змоль/дкГЗ и Сдсн > Б*1СГ-з шль/дкГЗ) (рис.6) реологические свойства двухсторонних пленок из бинарных смесей и из растворов ПАВ совпадает: ??~1(Г-4-1СГ-3 ыНас/ы, Ез~10"-3 мН/м, Рг-О, что обусловлено стабилизацией пленок молекулами пкзггошлекулярных ПАЕ

Таким образом, введением добавок ПАВ в водный раствор келатины ыо?аю влиять на свойства поверхностных адсорбционных слоев и двухсторонних плонок распоров зшлатины, значительно увеличивал Есе реологические параметры. Наличие максимумов иа приведенных еавксшостях (р;;с. 5,6) объясняется строением и свойства:,« сбразу-езхся' в (.¿парных смесях при определенных еоозеногэшшз 1и:л:о::онтоз повораюстно-сггишни;: гашлвов вэлатнна-ПАЕ .

УатоЯзшюгь г/лппа: плток и пенж сгабнтяцронатш саестт ?,' Г?/7?

Стабилизирующее дейстс:;э бинарных смзсей 12латкпа-Е",В исследовали на шдашш системах: свободны:; пенных пленках, полученных шкроинтерфзренщкяпшм ыэтодом в ячейке Шзлудко, а такта в пенах.

Показано, что черные пленки из растворов желатины не образуются, серые пленки устойчивы при Сж > 0.05% (рис. 7?1). Из бинарных смесей авлатина-ионогенное ПАВ образуются устойчи-

Сцен,[моль/дмлЗ] Рио.6 Зависимость реологических параметров двухсторонних (1), Рг (2), Е (3) я коистанти старости коалесценцга! ячеек в пепах & (4) из бинарных смесей гзлатппа-':о;:огс-!п:со ПАЕ: ЦПХ (а), ДСН (б) при Сг~0.10% от концентрации' ПАЛ

Сцпх, ноль/дмлЗ

Рис. 7 Серыз пзпшз шзшгн, оОразоваиниз нз растворов

с

мэдатшш (1) и бинарних смзсей кздатица-ЦПХ (2-^5 при Ск-0. 10%. к разных концентрациях ЩК.

— 19 —

растворов иелатины и ПАВ в отдельности пленки неустойчивы, что „связывается со структурно-механически!« особенностями поверхностных слоев комплексов галатина-ПАВ и значительным снижением

поверхностного натялечия смесей вследствие образования комп-о

лексов. Из рис. 7.2 видно, что при этом пленки обладают ярко выратенной гелеобразной структурой.

Отсутствие черных пленок в условиях эксперимента объясняется образованием достаточно толстых стабилизирующих слоев, вместе с тем вытекание раствора из пленки в силу особенностей адсорбционного слоя также затруднено.

При одновременном введении в раство" желатины иизкомоле-кулярного ПАВ и электролита (хлорида натрия) наблюдали образовать черных пленок. На рис.8 представлен процесс формирования черной пенной пленки (кадры шкрофотосъемки) из смеси гелати-па-ЦПХ при Сх'0.1 ОХ, Сцпх-1. 5-аЮ~-4 моль/дьГЗ в присутствш! 0.2Н НгС1. Следует отметить, что механизм образования плешш напоминает скорее случай низкомолекулярных, чем высокомолекулярных ПАВ (глобулярных белков), когда пленка в процессе вытекания из нее раствора начинает чернеть с периферии.

Из бинарных растворов желатины и неконогенных ПАВ (С1Э Ало, С а? А-¡о) свободные плешш вытасаыт до черных и в отсутствие электролита, что тшга определяется сгойстзг.'м стабилизирующих слоев.

Топсграфгеоашм методом рассчстивали равновесный коптакт-■мЛ угол {&'). катя.тэиио плэшгл ( Д ,:лИ/ы) и° дополнительное нг/лдою» ядзнка ( д , иН/и) по форкула»а Д »2 СГСоэ 0 , Д (1-Ссс;6>), где о -разновесное поверхностное иатягз-пне. Рассчлтаннне термодниаммчесге'е параметры представлены в

-- 20 --

^сЗещз. Коитакяше-'утаи ~ и нияэ, дополнительное. натягэпие - пзрздз Еэсзагьзжг еязвя 1СГ-3 чЯ/и.

Ряс, 8 Процесс форуиро ваяия черной пешюй пленки (кадры ыикро-фотосъеыкн) яз сшсн 0.10% келатшш и 1. б*1(Г-4 моль/дм"3 о ЦПХ в присутствии 0.2Н ИаС1.

° TrJJSHJÎ.

Тер!.эдша'5Кйсгп:э паргиятри *:зр:пгг aetnirt пгзпо;;, обрсгоааптгх б;я;ср::тг сизсоЯ "злат:пха- ШВ при С.>0.102. (' pH 5.5-6.0 T»2S5 ÍÍ О -02 II )

О

1 ПЛВ Í С Паз, 1 О1 ! 6f , Д » f

1 ! !.ЯЯЬ/Д1ГЗ I t Kl/ïi 1 lll/l.î 1 !.cr/ü 1

1------+_ -------------------------- -+- ------4.

1ЩК f 5.5л10л-4 t ВБ±3 t 3 isio.e i 8.60 1 C9.0 1

1 ! 0.8л10"-<1 1 Z5±5 1 34010.8 1 2.00 1 eo. s {

1 » 2. Q.VttT-3 1 M±u t £2.810.4 1 asi \ 65. D i

1----- -------—+■* ------- ------î

i лсп i 10~-3 1 CliG t 33.410.5 1 7.4 t CO. 8 1

! ! 5.0Л10--3 t •11+2 ! 3Î.510.4 ! 4.5 Í 63.0 1

1 1 5.0.viCT-2 I 28+3.1 31210.4 t 2.3 I ез.4 i

tCßAiC?l 5.0*ИГ-б 1 25+7 t 4-1. 4+0. 7 Г 2.3 1 83.0 t

I 1 5.&vlO~-5 I 2045 1 32.3+0.3 1 1.1 1 64. г> 1

1 i 10~-4 t 24+5 t 31. HO. V 1 1.5 . J 62.2 t

i I 5.0л10/ч-4 1 25+3 ! 33.610.4 f. 1.3 1 07.2 1

i ! 5. ОлКГ-З 1 ЗЗ.Ы l 31.9+0.2 1 2.9 1 G3.3 !

5.0*10л-5 I 21+3 1 31.0+0.1 1 1.2 1 C2.0 I

1 1 5.0А1СГ-4 1 2S+4 1 25.9+0. 4 1 2.0 I 71.0 !

IC^-A-jc»! Б.0Л1СГ-5 1 £Q±1 1 29.5+0.5 1 2.2 1 59.0 1

1 1 5.0л40А-4 1 33+3 f 35.410.3 1 3.9 1 70.8 1

^anaisanes эявввввавмвявоввав« аеааияа^

При исследовании ценообразования в водных растворах Ейлатины, ПАВ и их смесей показано, что с ростом концентр.--щи вещества наблюдается увеличение пенообразущгй способности. При этой в области низких концентраций пенообразующая способность смесей больше, чем у растворов желатины и ПАВ в отдельности, что обусловлено понижением поверхностного натяэкения водной смеси благодаря образовали-; более поверхностно-актив-нах, по сравнению с отдельными компонентами, комплексов.

Устойчивость Пен, полученных стандартным способом, оценивали по константам скорости разрушения К столба пены. Определение эффективной энергии активации Еа процесса разрушения на основе зависимости константы скорости разрушения: K^exp[Ea/(RT)3 дало значение ~ 30 кДж/юдь, которое, по-видимому, характеризует энергетический барьер разрыва пленок.

Устойчивость барботажных пен. оценивали по константам скорости коалесценции ячеек внутри пены (k,c~-l), которые определяли по кинетике уменьшения количества пенных ячеек Ns во времени: d(Ns)/dt-k*Ns. Тангенс угла наклона прямой в координатах In Ks - t есть константа скорости коалесценции.

На рис. 5,6 приведены графики зависимости константы скорости коалесценции . пенных ячеек в пенах, стабилизированных растворами ПАВ, бинарными смесями яелатина-ПАВ (Ск-0.10%) от концентрации ПАЕ Следует отметить, что в условиях эксперимента пена из 0.10% раствора яелатины не образуется. Анализ приведенных на рис. 3,6 зависимостей показывает, что пены обладают максимальной устойчивостью (k-k min) при тех соотношениях компонентов в бинарных смесях, при которых реологические параметры адсорбционных слоев и пенных пленок максимальны. Высокая вязкость и механическая прочность пленок

— пз —

прорезу с*зсгтэ*п!г:"г? ггг:гс.т::г.:г~т рз'гс'^.'гз'г.:*!

Д-я пзя ::з с::з=зЗ а ця к am ~i.ï>.4(r-5 сл-1 «а

псртс:: гзгггз, о "СП - к nm- I.O.'.lCr-.'. T-l. Vr?"":— a

пзл по л::зпорз::оош м гссстготстгсппэ

(Н)гг;:-:3.0ЛЮ'3 п СЗ.С.ЧСГО с.

Сзг=2тгз-з:п:э гсггпз C;:O~zz~Ï ::0CC3Cî;-.::T:7I

п*:зс:: :î гоо~:г:г::с:":::: îiçpr^rporj е*оп л

::г"лТт.сот.:-:::п-:-у г.з:тз.Г!ц-"1 • :

■ 1. Шсззана псп"э:.::ссть рзгу~;рэваш:д г-хсГл;гзсс7Ч пг.г, а пз::ос0?сзугг,зй спсзс-псзгп C::nap:ais вэдп1:с с:.:зсзЛ : 'ггм :: :с::о;:у-лр:;! ::: г'Л,- Гсттсглзна когрггтт*:!

Я. Гзгг-'оз."'.::'?, т;о ™л псСазгогсш ксгогзп::'": з rrcrrrp сСрпсоспттэ ксгйгз^ссэ,

гаторт'з Сз.~:з ire г с р::::с с х::о- г: f. ':;:{< с?,*;---®--'^ гхз:сго::з::га-1Тз:-с::згз:::п-з ГАЗ с™?о о

0. Слрэд.гг22гз рсс:сг.т:зсп:з п-рз.'тзгрп глоор^гоппг: слззв С:.~гр:пл сгзсзЛ ;;:::ат;гиа-1:ЛЗ из гра:пп.*.з с всэдупс?« п

погано, tro np:i ШЗ в области пасьт.зпг-л по-

гор:г:сз"П комплекса'" гзлат:гпа-ПЛЗ рзолсгпчеС1с:з параметр?! Г,сст;:гг:х? спгсзпкЗ и слои сб~агд:о? яр:м к?рэгэй-

— 24 —

ными упруг овязкиш свойства!.®.

4. Реологические свойства двухсторонних пленок, ислэдо-ваиные методами постепенно возрастающей нагрузю! и затухающих колебаний, определяется свойствами как стабилизирующих слоев, так и средней части пленки. Причем, в случае комплексов вязкость пленок систем келатина-ЦПХ на 2 порядка больше вязкости пленок систем желатина-ДСЕ В ряде случаев (платина-ТЕС) обнаружит наличие тиксотропкой структуры в средней части пленки.

Б. Найдены условия образования черных п.:енок из растворов

яэлатины при одновременном введении ПАВ и электролита. Расо

считаны термодинамические параметры черных пленок.

6. Установлено, что комплексы жлатина-ПДВ обладая? повышенными пенообразувдш и стабилизирующим действиям:!. Определены константы скорости коалесценции пенных ачееги

Основные результаты работы изложены в следующие публд'л-

циях:

1. Дергач С. Р. Кинетика формирования адсорбционных слоев в растворах желатины, модифицированной цетилпирвдпнийслоридом. // Матер. кокф. мол. ученых хим. фак. МГУ. Ы. 1989. 4.1. С. 61-64. Деп. в ВИНИТИ 8.08. 89. N 5357-В89.

2. Деркач С. Р., Зотова К. Е Физико-химические параметры пен бинарных смесей желатины с поверхностно-активным веществом. - в сб.: Получение и применение пен. Тезисы докладов IV Всесоюзной конференции. НПО "Синтез ПАВ". Шзбекино. 1989. С. 67.

3. Деркач O.P. Влияние добавок катионного ПАВ на поверхностные свойства растворов гкелатины в связи с устойчивостью

О

пен. - в сб. : Тезисы докладов конф. мол. ученых хим. фак. МГУ.