CC BY
18
9. Scialabbe, N. Organic agriculture and climate change [Text] / N. Scialabbe, M. Muller-Lindenlauf // Renewable Agriculture and Food Systems. - 2010. - Vol. 25, Issue 2. - P. 158-169.
10. Овчинников, Л. Н. Капсулирование минеральных удобрений во взвешенном слое [Текст]: монография / Л. Н. Овчинников, А. Г. Липин. - Иваново: Иван. гос. хим.-технол. ун-т, 2011. - 140 с.
11. Юхименко, М. П. Апарати завислого шару. Теоретичш основи i розрахунок [Текст] / М. П. Юхименко, С. В. Вакал, М. П. Кононенко, А. П. Фшонов. - Суми: Собор, 2003. - 304 с.
12. Лыков, А. В. Тепломассообмен [Текст] / А. В. Лыков. - М.: Энергия, 1972. - 560 с.
13. Patent DE 20 2006 020 896.8, IPC B01J19/12. Prozessaktivierungseinheit [Text] / Vershinin, N. P., Rostovskaya. - EP 06 82 4454.0; tag der Anmeldung 24.10.2006; tag der Eintragung 30.09.2010.
14. Nawozy wolnodzialajace. Oznaczanie uwalniania skladnikow odzywczych. Metoda dla nawozow otoczkowanych. Norma europejska EN 13266:2001 [Text]. - Warszawa, 2003. - 12 p.
-□ □-
Дослиджено ктетичш характеристики реакци видновлення шкелю гтофосфтами в об'eмi розчину залежно вiд рН середовища, темпера-тури, вм^ту окисника, природи i концентраци активатора, присутностi водорозчинного полi-меру. Доведено, що використання як активатора видновлення попередньо одержаних гiдрозолiв ткелю дае можлив^ть значно скоротити три-вал^ть тдукцшного перюду реакци видновлення за низьких температур
Ключовi слова: метали, ткель, видновлення, хiмiчне осадження, гидрозоль, ктетика, швид-тсть реакци, полiвiнiлпiролiдон, гiдрогелi, композит
□-□
Исследованы кинетические характеристики реакции восстановления никеля гипофосфитами в объеме раствора в зависимости от рН среды, температуры, содержания окислителя, природы и концентрации активатора, присутствия водорастворимого полимера. Доказано, что использование в качестве активатора восстановления предварительно полученных гидрозолей никеля позволяет значительно сократить продолжительность индукционного периода реакции восстановления при низких температурах
Ключевые слова: металлы, никель, восстановление, химическое осаждение, гидрозоль, кинетика, скорость реакции, поливинилпирроли-
дон, гидрогели, композит -□ □-
УДК 678. 746: 744
|DOI: 10.15587/1729-4061.2016.59506]
ДОСЛ1ДЖЕННЯ К1НЕТИЧНИХ ЗАКОНОМ1РНОСТЕЙ Х1М1ЧНОГО ОСАДЖЕННЯ Н1КЕЛЮ
О. М. Гриценко
Кандидат техычних наук, доцент* E-mail: ogryts@gmail.com О. В. Суберляк Доктор хiмiчних наук, професор, завщувач кафедри* E-mail: suberlak@polynet.lviv.ua В. С. Моравський Кандидат техычних наук, доцент* E-mail: vmoravsky@gmail.com А. В. Гайдук Астрант*
E-mail: funtik.ga.anna@gmail.com *Кафедра хiмiчноT технологи переробки пластмас Нацюнальний ушверситет «Львiвська полЬехшка» вул. С. Бандери, 12, м. Львiв, УкраТна, 79013
1. Вступ
Металонаповнеш пдрогел1 проявляють специф1чш властивосп, яю можуть змшюватись залежно ввд вм1с-ту вологи, тиску, температури та pH середовища, що ввдкривае нов1 можливосп ïx використання [1, 2]. Прин-ципово новим методом одержання композицшних ме-талонаповнених пол1мерних пдрогелевих матер1ал1в е одержання частинок металу на стадп синтезу пол1меру. Такий тдхщ у створенш композицшних пдрогел1в е актуальним на даний час, осюльки позбавляе багатьох тдготовчих та завершальних технолопчних стадш процесу одержання композит1в. Метод е привабливим як з практично':!, так i з науковоï точки зору через те, що
дае можливкть отримати частинки металу нано- та мь кророзмiрiв одночасно тд час формування полiмерноi матрищ, досягнути кращого, рiвномiрного iх розподiлу та одержати мтерiал з iзотропними властивостями. Дана робота е одним з етатв розроблення шкельнапов-нених гiдрогелiв на основi кополiмерiв 2-пдрокаети-лметакрилату (ГЕМА) з полiвiнiлпiролiдоном (ПВП) методом сумщення процесiв полiмеризацii та хiмiч-ного вiдновлення металу. Однак, поеднання процеав вiдновлення та полiмеризацii е неможливим без знання iх кшетичних закономiрностей. Крiм того, враховуючи високу реакцшну здатнiсть ГЕМА-ПВП композицiй в присутност солей металiв змiнного ступеня окиснення [3] та значно б^ьшу тривалкть процесiв вiдновлення
©
шкелю [4], необхщно максимально зменшити трива-лiсть iндукцiйного перiоду та тдвищити швидкiсть реакцii хiмiчного осадження металу. Тому, знання кь нетичних характеристик даного процесу е актуальним завданням, виршення якого дасть можливiсть оптимь зувати технологiю одержання полiмерних металоком-позитiв полiмеризацiею з одночасним вщновленням металу та змiнювати технологiчнi параметри у наперед заданих межах.
2. Аналiз лкературних даних та постановка проблеми
Для досягнення поставлено мети вирiшувались наступш завдання:
- встановлення впливу температури, рН розчину, вмкту окисника та активатора на тривалкть шдук-цшного перiоду, швидкiсть та час завершення реакцii вiдновлення Ni2+;
- дослвдження впливу присутностi полiвiшлmролi-дону на кшетичш характеристики реакцii вiдновлення;
- встановлення можливост активування процесу ввдновлення нiкелю його гiдрозолями, одержаними тд час дослiджень.
Вибiр нiкелю як наповнювача зумовлений особливою до нього защкавлешстю з боку дослвдниюв, оскiльки композити на його основi е перспективними як новi матерiали, якi характеризуються магнiтними, електропровiдними та каталггичними властивостями. На даний час кнуе достатньо методiв одержання мета-ловмiсних полiмерних матерiалiв [5]. Завдяки простш технологii вiдновлення з солей, широкого використан-ня набув метод одержання полiмерних композитiв iм-мобШзащею частинок нiкелю хiмiчним осадженням у порах полiмеру. Як полiмерну матрицю, наприклад, використовують полiпропiлен [6], полiакрилати [7], целюлозу [8], кополiмери ПВП [9]. Але вщновлення металу у пористих матрицях не завжди дае бажаного результату з технологiчноi точки зору. В першу черту - це можливкть наповнення пльки плiвкових ма-терiалiв. По-друге, важко отримати рiвномiрний роз-подiл частинок наповнювача в об'емi композиту i, вщ-повiдно, iзотропнiсть його властивостей. Цi недолiкiв можливо уникнути сумщенням процесiв утворення полiмерноi матрицi та вiдновлення частинок металу.
Однак, тд час хiмiчного осадження порошку шкелю виникае ряд проблем, яю потребують вирiшення. Так, залежно вщ умов проведення реакцiй хiмiчного вщнов-лення, не завжди одержують метал у виглядi порошку, що е особливо важливим пiд час сумщення процесiв вiдновлення та полiмеризацii. Одержаний продукт не завжди представляе собою чистий метал [10]. У ви-падку ввдновлення гiпофосфiтами одержуеться сплав шкелю з фосфором, стввщношення яких залежить вiд умов проведення процесу вщновлення [11].
Експериментальнi вщомост про хiмiчне вщнов-лення шкелю, в основному, стосуються одержання рiз-ного роду покрить [12] ^ практично, вiдсутня iнформацiя про кiнетичнi закономiрностi хi- NiSO4 мiчного осадження металу в об'емi розчину [4].
Умови одержання порошюв крiм швидкосп вiднов-лення, безперечно, будуть впливати на склад, структуру, дисперснiсть порошку, а, отже, на властивосп наповненого композиту i технологiчний режим його одержання. З шшого боку, для хiмiчного вiдновлення металiв необхiднi певнi температурш умови, досягнення яких можливе завдяки теплу, яке видшяеться тд час кополiмеризацii ГЕМА з ПВП [13].
4. Матерiали та методи дослщження кiнетичних характеристик реакцп хiмiчного вiдновлення нiкелю
Вiдновлення йонiв шкелю у водному розчиш здiйснювали за температур 60-90 °С. Як окисник ви-користовували сульфат нiкелю (NiSO4•7H2O), як ввд-новник - гшофосфи натрiю (NaH2PO2•H2O). Окис-но-вiдновну систему одержували додаванням до води у певному ствввдношенш сульфату шкелю (0,011^ ^1,1 моль/л), ацетату натрiю (20 г/л) та гшофосфиу натрiю (0,024^2,4 моль/л). Величину рН розчину ко-регували концентрованою оцтовою кислотою та 25 % розчином амiаку. Для тдвищення активностi вщно-вника до окисно-вiдновноi системи вводили активатор вщновлення, зокрема, 2 %-ний розчин AgNOз. Кiнетику реакцii хiмiчного вщновлення нiкелю ощ-нювали вольюмометричним методом за об'емом видь леного водню [14]. Кшетичш закономiрностi процесу характеризували тривалштю iндукцiйного перiоду, швидкiстю та часом завершення реакцп, якi визнача-ли з одержаних кривих залежносп кiлькостi вид^е-ного водню в час!
5. Результати дослiдження кшетичних характеристик реакцп хiмiчного вiдновлення шкелю
На даний час шкель вщновлюють з водних розчи-нiв його солей за допомогою гшофосфиу, боропдриду, боразотних вiдновникiв, гiдразину [4].
Процес хiмiчного осадження нiкелю гшофосфиа-ми представляе собою окисно-вщновну реакцiю, продуктом яко'1 е металiчний шкель [4]:
+ 2NaH2PO2 + 2Н20->Ni 4- +2№Н2Р03 + Н^О, + Н2 Т. (1)
Процес може вщбуватися як у кислому, так i у луж-ному середовищi. Залежно вщ природи середовища на каталиичнш поверхнi металу можуть вiдбуватися наступш процеси:
- у кислому середовишд:
№2+ + 2Н2РО- + 2Н20 —— Ni + 2Н2РО- + Н2 + 2Н+, (2)
4Н2РО- + 2Н+ ——^ 2Р + 2Н2РО- + Н2 + 2Н20,
(3)
3. Мета та задачi дослщження
Н2РО--
■2Н20-
№
^Н2РО--
■н,
(4)
Метою роботи було дослщити кiнетичнi законо-мiрностi та встановити оптимальнi режими процеав хiмiчного осадження нiкелю у об'емi розчину.
Ni2
у лужному: + 2Н2РО-+ 40Н-
->№. + 2НРО3- + н2 + 2Н20, (5)
4Н2РО- -
->2Р + 2НР03- + Н2 + 2Н20,
Н2РО- + ОН-
-^НРО3- + Н2.
(6) (7)
Вiдомо, що вiдновлення шкелю гiпофосфiтами iнтенсивно вiдбуваеться за температури 90-95 °С у кислому або лужному середовишд [4, 15]. Однак, за таких температур з високою швидкютю вщбуваеться i полiмеризацiя ГЕМА-ПВП композицш, яка, крiм того е екзотермiчним процесом. Через погану теплопро-вiднiсть полiмеру та високу швидкють тепловид^ен-ня вiдбуваеться теплове розширення та виникнення внутршшх напружень, що е причиною появи трщин в об'емi зразка [13]. Висока швидкють полiмеризацii та iнтенсивне видiлення водню тд час вiдновлення металу е причиною стнення матерiалу або утворення газових раковин (рис. 1).
а б
Рис. 1. Наслщки високоТ швидкосп полiмеризацN та вiдновлення металу: а — сшнення композицiТ; б — утворення раковин
Тому необхщно створити таю умови, щоб реакцп полiмеризацii та вiдновлення вiдбувалися за значно нижчих температур.
1ндукцшний перiод реакцii вщновлення - почат-кова стадiя, яка характеризуеться кшетичною загаль-мованiстю. Саме в цей перюд реакцii в розчиш форму-ються стiйкi частинки твердоi фази, якi, в подальшому, проявляють автокаталiтичну дiю. Тривалiсть форму-вання частинок твердоi фази, а, от же, i iндукцiйний перюд залежать вщ багатьох чинникiв. У випадку су-мiшення процесiв полiмеризацii та хiмiчного вщнов-лення металу важливо, щоб тривалють iндукцiйного перюду вiдновлення була меншою за початок настання стадп гель-ефекту реакцii полiмеризацii.
Однiею з умов проведення окисно-вiдновноi реакцii з одержанням дрiбнодисперсного порошку е и автоката-лiтичний характер, який е можливим в умовах введення у систему активаторiв. Як активатор використовували 2 % розчин AgNO3. Як показують результати досль джень, за ввдсутносп активатора реакщя, практично, не ввдбуваеться або ввдбуваеться з дуже малою швидкiстю (рис. 2, а). 1з збiльшенням вмюту активатора в реак-цiйному середовищд, швидкiсть реакцii зростае. Також можна вщзначити значне зменшення iндукцiйного перюду реакцп та тривалост ввдновлення. Протилежнi результати отриманi для лужного середовища. За кон-центрацii активатора до 0,25 г/л забезпечуеться перебк процесу вщновлення з високою швидюстю.
1з збiльшенням концентрацii активатора метал не утворюеться, вщбуваеться хiмiчна реакщя без видь
лення водню з утворенням бурого осаду. Однак, на ввд-мшу вiд кислого середовища, використання активатора ввдновлення у лужному середовищд дае можливiсть здшснювати реакцiю за 60-70 °С. Результати, пред-ставленi на рис. 2, б, показують, що в мiру зростання рН зростае швидкiсть, зменшуеться час шдукцшного перiоду та час завершення реакцп. Шдвищення швид-косп вiдновлення у лужному середовишi, порiвняно з кислим, можливо пояснити рiзним вмiстом фосфору у поверхневому шарi металевих частинок, що, зако-т^рно, викликае зниження каталiтичноi активностi частинок №, а, отже, сповiльнення '¿х росту.
Рис. 2. Залежнiсть швидкосп реакцiТ вiдновлення, Vр (1), тривалосп iндукцiйного перiоду, тi (2) та тривалосп вiдновлення, тв (3) вщ: а — вмiсту активатора; б - рН розчину (Т=90 °С; [NiSO4]=0,55моль/л;
[NaH2PO2]=1,2 моль/л.)
Аналiз стехiометричних рiвнянь (1)-(7) показуе, що вщновлення Ni2+ супроводжуеться зменшенням рН. Згщно лiтературних даних [4, 15] найменший вмют фосфору у продуктi ввдновлення характерний для розчинiв з рН=4,5-6,5 та рН>10.
Пiд час полiмеризацii, переважно, вiдсутня мож-ливiсть тдтримування рН середовища у необхiдних межах. У зв'язку з цим, для здшснення реакцп вщнов-лення для дослщжень у кислому середовишi вибрано початкове рН=4-4,5, у лужному - рН=7-7,5, з передба-ченням зниження рН тд час реакцii.
Основною вимогою до складу розчишв, яю вико-ристовуються для виготовлення шкелевих покрить е забезпечення гранично малоi швидкостi вiдновлення металу та запоб^ання утворенню частинок металу в
а
об'eмi розчину. При цьому, концентращя солi металу е доволi малою i складае 0,08-0,13 моль/л [4]. Така концентращя окисника в малих об'емах не забезпечить отримання композиту з необхщним вмштом металево-го наповнювача, а отже, i з необхщними характеристиками. Пiд час ввдновлення металу на стадii полiмери-зацп вiдсутня можливiсть корегування концентрацii окисника та вщновника. Тому, вмiст ввдновленого металу у полiмерi можливо регулювати лише початковою кiлькiстю введених до вихiдноi композицii окисника та вщновника.
Як показують результати, представлен на рис. 3, з тдвищенням концентрацii у реакцiйному серед-овишд йонiв нiкелю зростае швидкiсть процесу вщ-новлення та зменшуеться шдукцшний перiод. Дана закономiрнiсть спостерiгаеться як у кислому, так i у лужному середовишд. Змiна концентрацii солi нiкелю в межах 0,01-0,05 моль/л незначно впливае на швид-юсть процесу.
№ Температура, °С Vр, моль/лх Т;, хв тв, хв
рН-4,5 рН-7,5 рН-4,5 рН-7,5 рН-4,5 рН-7,5
1 60 0,005 0,92 90 53 430 83
2 70 0,013 3,85 74 25 320 39
3 80 0,066 7,63 55 15 240 27
4 90 0,389 12,32 30 12 165 23
iз значно бiльшим шдукцшним перiодом та триваль стю процесу ввдновлення. За кiмнатноi температури з розчишв складу, що використовуеться, вщновлення нiкелю не спостерiгаеться навiть в умовах значно збшьшетл концентрацii окисника.
На даний час в лiтературi кнуе достатньо експе-риментальних даних щодо дослiджень вiдновлення металiв у присутност водорозчинних полiмерiв, зо-крема ПВП [16, 17]. Переважно, полiвiнiлпiролiдон ви-користовують у невеликих кшькостях, як стабiлiзатор металевих частинок. Шд час одержання композитiв на основi ГЕМА - ПВП кополiмерiв полiвiнiлпiролi-дон виконуе роль компонента реакцiйноi сумiшi, бере участь у реакцп кополiмеризацii та використовуеться у кшькост 10-50 мас.ч. Тому, необхiдно було дослщи-ти, як ПВП у кшькостях, якi використовуються для кополiмеризацii, буде впливати на кiнетику реакцп вщновлення. Як у кислому, так i у лужному середовишi введення до окисно-вiдновноi системи ПВП незначно впливае на швидюсть вiдновлення, хоча скорочуе ш-дукцiйний перiод (табл. 2). У лужному середовишд за вмкту ПВП у розчинi 200 г/л тривалкть iндукцiйного перiоду становить 14 хв за температури 60 °С. Очевидно, що ПВП, внаслщок високо' комплексотвiрноi здатностi [18], в нашому випадку е додатковим стабь лiзатором i сприяе утворенню зародкiв вiдновлення.
Таблиця 2
Вплив вмюту ПВП на кiнетичнi параметри вщновлення (Склад розчину: [NiSO4] = 0,55моль/л;
[NaH2PO2] = 1,2 моль/л; ^N0^ = 0,25г/л)
Рис. 3. Залежнють швидкостi реакци вiдновлення, Vр (1), тривалостi iндукцiйного перiоду, т (2) та тривалостi вiдновлення, тв вiд вмiсту NiS04: 11, 21, 31 — Т=80 °С, рН=4,5; 12, 22, 32 - Т=60 °С, рН=7,5
Вiдомо, що тдвищення температури спричинюе зростання швидкостi бшьшоси реакцiй. Тому, законо-мiрно, постае завдання дослщити, як на кшетичш параметри процесу вiдновлення у вибранш окисно-вщ-новнiй системi впливае температура (табл. 1).
Таблиця 1
Вплив температури на кшетичш параметри вщновлення (Склад розчину: [NiS04]=0,55моль/л; ^аН2Р02]=1,2 моль/л; ^N0^=0,25^)
[ПВП], г/л Vр, моль/лх хв Тв, хв
№ рН-4,5 Т-90 оС рН-7,5 Т-60 оС рН-4,5 Т-90 оС рН-7,5 Т-60 оС рН-4,5 Т-90 оС рН-7,5 Т-60 оС
1 0 0,39 0,92 30 53 165 83
2 50 0,50 2,35 23 64 128 79
3 100 0,59 2,05 17 58 99 70
4 200 0,64 1,17 15 15 85 34
Примтка: Ур - швидтсть реакцп вiдновлення, 11 - трива-лiсть Ыдукцшного перiоду, тв - тривалкть вiдновлення
Виявлено, що у лужному середовишд вплив температури на кшетичш параметри вщновлення е вщ-чутшшим шж у кислому. На ввдмшу вщ лужного се-редовища, за температури 60 оС у кислому середовищi реакщя вiдбуваеться з дуже повiльною швидюстю,
Примтка: Ур - швидтсть реакци вiдновлення, Т{ - трива-лкть Ыдукцшного nерiоду, тв - тривалкть вiдновлення
Завдяки комплексоутворенню вщбуваеться при-тягування та концентращя йошв шкелю на ланцюгу ПВП, що сприяе утворенню бiльшоi кiлькостi актив-них центрiв i перешкоджае '¿х укрупненню.
Дослщжуючи вплив рiзних чинникiв на швидюсть окисно-вщновно' реакцii, встановлено, що процес у будь-якому випадку супроводжуеться шдукцшним перюдом - стадiею утворення частинок металiчного нiкелю, якi володтть каталiтичною активнiстю. Пiд час одержання у водних розчинах порошюв шкелю було ввдзначено, що одержанi порошки за величиною частинок характеризуються широким фракцшним складом. Частинки найбшьшого дiаметру осiдають протягом декiлькох хвилин. Однак, в розчиш iснуе фракцiя металевих частинок, як знаходяться у зави-слому станi протягом 4-6 годин, що вказуе на нано- та ультрадисперсний '¿х розмiр. Логiчно було перевiрити можливiсть активування процесу одержання шкелю з використанням як активатора вщновлення розчишв з нано- та ультрадисперсними частинками металiв -гiдрозолiв (табл. 3).
Таблиця 3
Вплив температури та природи активатора на кшетичш параметри вщновлення (Склад розчину: ^04]=0,55моль/л, [NaH2PO2]=1,2 моль/л; рН=7,5)
№ Активатор Температура, oC Vft моль/лх ti, хв тв, хв
1 AgNOs 60 0,92 53 83
2 Гщрозоль Ni 60 0,18 21 136
3 Гщрозоль Ni 70 0,50 13 106
4 Гщрозоль Ni 80 1,29 7 52
ПримШка: Vp - швидтсть реакцп вiднoвлeння, Ti - трива-Micmb шдукцшного nepiody, тв - тривалкть вiднoвлeння
Завдяки використанню як активатора вже готових ультрадисперсних частинок та змш умов вщновлення, кшетична крива значно наближаеться до оа ординат, шдукцшний перiод зменшуеться, а реакщя вщновлен-ня вiдбуваеться з високою швидкiстю вже на самому початку. В такому випадку реакщя починаеться самовшь-но на поверхш введеного ультрадисперсного активатора i подальше зростання швидкостi реакцii пов'язане з и автокаталiтичною природою процесу вiдновлення.
6. Обговорення результатiв дослщження кiнетичних характеристик реакци xiMi4Horo вщновлення нiкелю
У роботi вибрано метод хiмiчного вiдновлення ш-келю гшофосфттами, оскiльки цей метод характери-зуеться високою продуктившстю, технологiчнiстю, можливiстю в широких межах регулювати швидкiсть одержання, склад та властивосп порошкiв металiв, не вимагае складного апаратурного оформлення. Крiм того, використання нiкель-гiпофосфiтних розчишв з органiчними лiгандами дае можливють одержувати метал з найвищою корозшною стiйкiстю [4].
Аналiз результатiв дослщження хiмiчного вщнов-лення нiкелю гшофосфттами показуе, що механiзм процесу е б^ьш складним, нiж представлений рiвнян-нями (1)-(7) i склад продукту реакцп залежить вщ багатьох чинниюв. Тому iснуе ряд проблем, як значно ускладнюють вибiр оптимального методу та досль дження кiнетики вщновлення металу.
Пщ час вирiшення конкретних практичних за-вдань iнтерес представляють рiзнi кiнетичнi характеристики реакцш хiмiчного вiдновлення металiв. В на-шому випадку, коли поставлене завдання одержання композицшних металогiдрогелiв методом сумiщення процеав полiмероутворення та вiдновлення металу, важливими кшетичними параметрами вiдновлення е тривалють iндукцiйного перiоду, швидкiсть реакцii та час и завершення.
Суттеве значення мае той факт, що пiд час процесу хiмiчного осадження шкелю спостерiгаеться
видiлення водню у стехюметричному стввщношен-нi ((1)-(7)). Дослщження показали, що припинення вид^ення водню супроводжуеться одночасною втра-тою забарвлення розчину, що свщчить про повну ви-трату окисника (NiSO4) та завершення реакцп. Тому, у робот кшетичш параметри процесу вщновлення шкелю ощнювали за об'емом водню, який вид^явся пщ час реакцii. Звичайно, цей метод не е коректним для юльюсного визначення вщновленого шкелю за рахунок похибок, як виникають пщ час дослiджень, однак таю характеристики як тривалють iндукцiйного перюду, швидкiсть реакцii та час и завершення можли-во визначити з достатньо високою точшстю.
Отриманi результати дали можливють обгрунту-вати оптимальш технологiчнi параметри одержання порошку шкелю та на iх основi обгрунтувати техно-логiчнi параметри синтезу композицшних металогщ-рогелiв методом поеднання процеив полiмеризацii та вiдновлення металу. Використовуючи встановлеш режими були одержанi зразки шкельнаповнених ком-позицiйних матерiалiв на основi кополiмерiв ГЕМА з ПВП. Доказом присутност металiчного нiкелю у зраз-ках синтезованих полiмерiв е '¿х магнiтнi властивостi та забарвлення, яке, залежно вщ складу композицп, вмiсту окисно-вiдновноi системи та рН, змшюеться вiд сiрого до чорного.
Основними завданнями подальших дослiджень в даному напрямку е встановлення впливу умов вщновлення з одночасною полiмеризацiею на величину частинок металевого наповнювача, структуру, фiзико-ме-хашчш, магштш та електричш властивостi одержаних композицшних матерiалiв.
7. Висновки
1. За допомогою вольюмометричного методу одержано кшетичш характеристики реакцп вщновлення шкелю гшофосфттами в об'емi розчину залежно вщ умов та складу розчину. Встановлено, що за вщсут-ност активатора реакщя, практично, не вщбуваеть-ся. Вщчутне зростання швидкост вiдновлення вщ-буваеться за концентрацп сульфату нiкелю бiльше 0,55 моль/л. У слабо лужному середовишд процес хь мiчного осадження металу характеризуеться високою швидкютю та малим шдукцшним перiодом вже за температури 60-70 оС.
2. Виявлено, що присутшсть ПВП у розчинi впли-вае на тривалють iндукцiйного перiоду та швидкють реакцii вiдновлення, причому характер впливу ПВП значно залежить вщ рН середовища.
3. Доведено, що використання як активатора попе-редньо одержаних гiдрозолiв нiкелю дае можливють значно скоротити тривалiсть iндукцiйного перюду реакцп вщновлення за низьких температур.
Лиература
1. Schexnailder, P. Nanocomposite polymer hydrogels [Text] / P. Schexnailder, G. Schmidt // Colloid and Polymer Science. - 2009. -Vol. 287, Issue 1. - P. 1-11. doi: 10.1007/s00396-008-1949-0
2. Павлюченко, В. Н. Композиционные полимерные гидрогели [Текст] / В. Н. Павлюченко, С. С. Иванчев // Высокомолекулярные соединения. - 2009. - Т. 51, № 7. - С. 1075-1095.
3. Suberlyak, O. Complex PVP-Men+ - active catalyst of vinyl monomers polymerization [Text] / O.Suberlyak, V. Skorokhoda, O. Grytsenko // Materialy polimerowe i ich przetworstwo. - 2004. - Vol. 1. - С. 140-145.
4. Свиридов, B. B. Химическое осаждение металлов из водных растворов [Текст] / B. B. Свиридов, Т. Н. Воробьева, T. B. Гаевская, Л. И. Степанова. - Минск: Университетское, 1987. - 267 с.
5. Помогайло, А. Д. Наночастицы металлов в полимерах [Текст] / А. Д. Помогайло, А. С. Розенберг, И. Е. Уфлянд. - М.: Химия, 2000 - 672с.
6. Стаханова, С. В. Получение металлсодержащих композитов на основе пористого полипропилена [Текст] / С. В. Стаханова, Н. И. Никанорова, В. Д. Занегин и др. // Высокомолекулярные соединения. - 1992. - Т. 34, № 2. - С. 133-139.
7. Изаак, Т. И. Формирование пористых никельсодержащих полиакрилатных нанокомпозитов [Текст] / Т. И. Изаак, О. В. Бабкина, Г. В., Лямина, В. А. Светличный // Журнал физической химии. - 2008. - Т. 82, № 12. - С. 2341-2347.
8. Михаилиди, А. М. Получение частиц никеля в матрице гидратцеллюлозной пленки, активированной рас творами щелочи [Текст] / А. М. Михаилиди, Н. Е. Котельникова, Н.П. Новоселов // Химия растительного сырья. - 2010. - № 3. - С. 21-28.
9. Гриценко, О. М. Вплив шщшвальноТ системи на структуру та властивост гiдрогелiв на основi кополiмерiв т^вшшш-ролщону [Текст] / О. М. Гриценко, О. В. Суберляк, Н. М. Гнатчук // Схщно-бвропейський журнал передових техноло-гш. - 2013. - Т. 5, № 8(65). - С. 59-63. - Режим доступу: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/18137/15879
10. Мшщький, А. В. Отримання композицшних залiзних порошгав iз покриттям шкель-фосфору для виготовлення магштних матерiалiв [Текст] / А. В. Мшщький, Н. В. Мшщька, О. О. Панасюк, О. В. Власова // Вюник КНУ iменi Михайла Остро-градського. - 2011. - Вип. 2, № 67. - С. 79-82.
11. Семко, Л. С. Перетворення в наноструктурних порошках шкелю i нанокомпозит шкель/декстран [Текст] / Л. С. Семко, О. I. Кручек, Л. С. Дзюбенко, П. П. Горбик, О. I. Оранська // Наносистеми, наноматерiали, нанотехнологп. - 2008. -Т. 6, № 1. - С. 137-146.
12. Петрова, Т. П. Химические покрытия [Текст] / Т. П. Петрова // Соросовский образовательный журнал. - 2000. - Т. 6, № 11. - С. 57-62.
13. Коваль, Ю. Б. Встановлення температурного режиму одержання металогiдрогелiв полiвiнiлпiролiдону на стадп полiме-ризацп [Текст] / Ю. Б. Коваль, О. М. Гриценко, О. В. Суберляк, П. П. Волошкевич // Вюник НУ «Львiвська пол^ехшка» «Хiмiя, технолопя речовин та 1х застосування». - 2015. - № 812. - С. 372-378.
14. Перепелкин, К. Е. Газовые эмульсии [Текст] / К. Е. Перепелкин. - Л.: Химия, 1979. - 200 с.
15. Яворський, В. Т. Електрохiмiчне напилення металевих, конверсшних та композицшних покригав [Текст] / В. Т. Яворсь-кий, О. I. Кунтий, М. С. Хома. - Львiв: Львiвська пол^ехшка, 2000. - 216 с.
16. Kumar, M. Fabrication of Langmuir-Blodgett film from Polyvinylpyrrolidone stabilized NiCo alloy nanoparticles [Text] / M. Kumar, A. Pathak, M. Singh, M. L. Singla // Thin Solid Films. - 2010. - Vol. 519, Issue 4. - P. 1445-1451. doi: 10.1016/ j.tsf.2010.09.028
17. Rodriguez, G. Synthesis and Characterization of Metallics Nanoparticles Stabilized with Polyvinylpyrrolidone [Text] / G. Rodriguez, G. Gonzalez, P. Silva // Microscopy and Microanalysis. - 2005. - Vol. 11. - Р. 1944-1945. doi: 10.1017/ S1431927605502691
18. Сидельковская, Ф. П. Химия N-Винилпирpолидона и его полимеров [Текст] / Ф. П. Сидельковская. - М.: Наука, 1970. - 150 с.
