Формирование смешанных мицелл в растворах поверхностно-ак- тивных веществ различной природы Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Рисунок 4. Экстракция иттрия, лантана, скандия в солянокислой среде 0,1 М смесью Д2ЭГФК и ТБФ: 1 - лантан; 2 - скандий; 3 - иттрий

Экстрагент в виде индивидуального ТБФ характеризуется очень низкими показателями коэффициента распределения и степени извлечения, использовать их в экстракции в чистом виде не рекомендуется. Было выяснено, что использование смеси экстрагентов повышает коэффициенты разделения РЗЭ по сравнению с использованием последних по отдельности.

Список литературы: 1. Сальникова, Е.В. Экстракция редкоземельных элементов из сульфатных растворов смесями алкил-фосфорных кислот и первичных аминов: дис. ...

канд. хим. наук: 02.00.01 / Сальникова Елена Владимировна. - Караганда, 1998. - 145 с.

2. Серебренников, В.В. Курс химии редкоземельных элементов (скандий, иттрий, лантаниды) / В.В. Серебренников, Л.А. Алексеенко. - Томск: Изд-во Томского ун-та, 1963. - 425 с.

3. Яцимирский, К.В. Химия комплексных соединений редкоземельных элементов / К.В. Яцимирский. -К.: Наукова думка, 1966. - Ч.2. - 496 с.

ФОРМИРОВАНИЕ СМЕШАННЫХ МИЦЕЛЛ В РАСТВОРАХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫ

Дремук Алена Петровна

Аспирант кафедры технологии химико-фармацевтических и косметических средств, Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, г. Москва

Киенская Карина Игоревна Кандидат химических наук, доцент кафедры коллоидной химии, Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, г. Москва

Авраменко Григорий Владимирович

Доктор химических наук, профессор кафедры технологии химико-фармацевтических и косметических средств,

Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, г. Москва

Смешанные мицеллярные системы все чаще используются при производстве фармацевтических и медицинских препаратов, косметических, очищающих и моющих средств. Большинство экспериментальных и теоретических работ сосредоточено на бинарных смесях ПАВ сходной или различной природы, но на практике также сталкиваются с тройными и другими многокомпонентными смесями ПАВ [1-5]. Известно, что получаемые в промышленном масштабе смеси дешевле, чем индивидуальные гомологи. Кроме того, смешанные системы ПАВ нередко демонстрируют лучшие свойства по сравнению с индивидуальными компонентами.

Цель настоящей работы заключалась в исследовании смешанного мицеллообразования в многокомпонентных смесях ПАВ различной природы и количественной

оценке параметров взаимодействия молекул ПАВ в мицеллах для бинарных и тройных водных растворов ПАВ.

Чаще всего при определении состава смешанных мицелл и параметра взаимодействия в бинарных смесях ПАВ применяется термодинамический подход Рубина [2]. Расчеты проводятся согласно уравнениям: 2

Х1 1п(а1С12 / Х1С1)

(1 - X1 )21п[(1 -«1^12/(1 - X 1)С2]

= 1,

р =■

1п(а1С12 / X1 С1)

(1 - X1)2

(1)

(2)

где Хг и (1-Хг) - мольная доля 1-го и 2-го ПАВ в мицелле; аг и (1- аг) - мольные доли 1-го и 2-го ПАВ в смеси; С12 -

критическая концентрация мицеллообразования смеси; Ci, С2 - критические концентрации мицеллообразования 1-го и 2-го ПАВ соответственно; pm - параметр взаимодействия ПАВ в смешанных мицеллах.

Для описания поведения тройных смесей использовался этот же подход, как было показано в работе [3], где тройную смесь рассматривали как двойную: за Ci принимали поочередно ККМ каждого из индивидуальных ПАВ, за С2 - ККМ оставшейся бинарной смеси ПАВ, а за Ci2 - ККМ тройной смеси.

Исследовалось поведение тройных смесей ПАВ, приготовленных на основе изученной ранее бинарной смеси, состоящей из анионного (АПАВ) додецилсульфата натрия (Texapon К 12 G, BASF) и неионогенного (НПАВ)

каприлил/каприл глюкозида (Plantacare 810 UP, Cognis) поверхностно-активных веществ в соотношении 1/5 [6]. В качестве третьего компонента смеси было выбрано НПАВ лаурет 2 (Arlypon F, BASF). Были рассмотрены тройные смеси Texapon K 12 G / Plantacare 810 UP / Arlypon F, где содержание последнего компонента варьировали: 1/5/0,2; 1/5/1; 1/5/2; 1/5/5. На рисунке 1 приведены изотермы поверхностно натяжения тройных смесей ПАВ. Как видно из графиков, лучше всего поверхностное натяжение снижает тройная смесь Texapon K 12 G / Plantacare 810 UP / Arlypon F при соотношении 1/5/5. Значение критической концентрации мицеллообразования (ККМ) данной смеси, определенное по излому изотермы поверхностного натяжения, составляет 0,6 ммоль/л.

о, мН/м S( a, MH/M

on 7(

- -

- ) i

-

-7(1 6( 1

70 1

fifl 5(

J

-

< 4( 1

) ► 3( - 1 2 3 4

50 - 3 :

- -< —

40 - 2( - С. моль/л

J -1 1 1

0 3,001 0,002 0,003 0,004

—4 ь_ 1 1 2 3 4

JU —i Ь- I

- —< >- j= О

20 - I I 1

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 С, моль/л

Рисунок 1. Изотермы поверхностного натяжения тройных смесей Texapon K12 G /Plantacare 810 UP/ Arlypon F при различных соотношениях: 1 -1/5/0,2; 2 -1/5/1; 3 -1/5/2; 4 -1/5/5.

Расчет проводили для тройной смеси Техароп К 12 в / Р1айасаге 810 иР / Аг1уроп F при соотношении 1/5/5. ККМ и параметры взаимодействия между ПАВ в бинарных смесях, входящих в тройную смесь, находили с использованием соответствующих изотерм поверхностного натяжения (рисунок 2). Как видно из рисунка, смеси ПАВ снижают поверхностное натяжение сильнее, чем индивидуальные ПАВ. Изотерма тройной смеси ПАВ расположена ниже изотерм каждого из индивидуальных ПАВ и их двойных смесей, что свидетельствует о явлении синергизма при смешанном мицеллообразовании.

Для всех изученных двойных смесей были получены отрицательные параметры взаимодействия рт (таблица 1), что вероятно, связано с притяжением между молекулами ПАВ в мицелле. Для смеси Техароп К 12 G / Аг1уроп F в соотношении 1/5 параметр взаимодействия между ПАВ в мицелле имеет наибольшее по абсолютной величине значение. Добавление Аг1уроп F, по-видимому, способствует вовлечению АПАВ в мицеллы, так как молекулы НПАВ уменьшают взаимное электростатическое отталкивание ионогенных групп. Также между этоксиль-ными группами молекул НПАВ и сульфатными анионами АПАВ возможно образование водородных связей.

Рисунок 2. Изотермы поверхностного натяжения индивидуальных ПАВ и их смесей ПАВ: 1-Техароп К12в; 2-Техароп К12в /РЬапгасаге 810 иР (1/5); 3-РЬаШасаге 810 иР; 4-РЬаШасаге 810 иР/АгЬуроп Ж (1/1); 5- АгЬуроп Ж; 6-Техароп К 12в /АгЬуроп Ж (1/5); 7- Техароп К12 в /РЬапгасаге 810 иР/ Аг1уроп Ж (1/5/5).

Таблица 1

Параметры межмолекулярного взаимодействия и состав мицелл для бинарных и тройных смесей по данным _поверхностного натяжения.___

Смесь ПАВ: / ПАВ2 ai ККМСм. Сi2, ммоль/ л Xim ßm

Plantacare 810 UP / Texapon K 12 G (5/1) 0,833 4,8 0,68 -2,97

Plantacare 810 UP / Arlypon F (1/1) 0,5 9,0 0,71 -2,69

Texapon K 12 G / Arlypon F (1/5) 0,167 1,5 0,51 -12,33

Смесь ПАВ1 / (ПАВ2: ПАВ3) a1 ККМСм. С12, ммоль/ л Xim ßm

Случай 1. Plantacare 810 UP / (Texapon K 12G: Arlypon F) 0,455 0,6 0,40 -7,39

Случай 2. Texapon K 12G / (Plantacare 810 UP: Arlypon F) 0,091 0,6 0,39 -12,17

Случай 3. Arlypon F / (Texapon K 12G: Plantacare 810 UP) 0,455 0,6 0,42 -14,19

В таблице 1 представлены результаты расчета параметров взаимодействия между ПАВ и состав мицелл в тройной смеси Texapon K 12 G / Plantacaгe 810 ОТ / Arlypon F при соотношении 1/5/5. Рассчитанные термодинамические параметры взаимодействия между ПАВ в мицелле, как и в случае бинарных смесей, являются отрицательными. Можно отметить, что при рассмотрении бинарной смеси Texapon K 12G / Arlypon F как индивидуального ПАВ (случай 1) полученный параметр @т несколько ниже случаев 2 и 3. Для случаев 2 и 3 параметры взаимодействия в тройной смеси близки по значению

к параметру взаимодействия в бинарной смеси Техароп К 12 G / Arlypon F в соотношении 1/5. Вероятно это означает, что явление синергизма в данной тройной смеси в большей степени обусловлено взаимодействием между Texapon K 12 G и Arlypon F.

Таким образом, при рассмотрении поведения двойных и тройных смесей ПАВ было установлено образование смешанных мицелл. Полученные отрицательные значения @т свидетельствуют об аттракционных взаимодействиях между ПАВ различных типов при мицеллооб-разовании.

Список литературы:

1. Das Ch., Chakraborty T., Ghosh S., and Das B. Physicochemistry of Mixed Micellization. Binary and Ternary Mixtures of cationic Surfactants in Aqueous Medium // Colloid Journal. 2010. V. 72. № 6. P. 788798.

2. Holland P.M., Rubingh D.N. Nonideal multlcomponent mixed micelle model // J. Phys. Chem. 1983. V. 87. № 11. P.1984 - 1190.

3. Murphy A., Taggart G. A comparison of predicted and experimental critical micelle concentration values of cationic and anionic ternary surfactant mixtures using molecular-thermodynamic theory and pseudophase separation theory // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2002. V. 205. P. 237-248.

4. Shiloach A., Blankschtein D. Prediction of Critical Micelle Concentrations of Nonideal Ternary Surfactant Mixtures // Langmuir. 1998. V. 14. № 15. P. 41054114.

5. Szymczyk K., Zdziennicka A., Krawczyk J., Janczuk B. Behaviour of cetyltrimethylammonium bromide, Triton X-100 and Triton X-114 in mixed monolayer at the (water-air) interface // J. Chem. Thermodynamics. 2014. V. 69 P. 85-92.

6. Дремук А.П., Киенская К.И., Жилина О.В., Махова Н.И., к.х.н. Ильюшенко Е.В., Авраменко Г.В. Разработка рецептуры косметических эмульсий, стабилизированных смесью неионного и анионного ПАВ // Химическая технология. 2014. №. 8. С.493-499.

МИРОВЫЕ И РОССИЙСКИЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ДИАНГИДРИДА ПИРОМЕЛЛИТОВОЙ КИСЛОТЫ (ОБЗОР)

Бурное развитие авиа- и ракетостроения, космонавтики, атомной энергетики, а также электр-, радиотехники и других отраслей техники требует получение полимерных материалов, обладающих высокой прочностью, термостойкостью, стойкостью к ядерному и радиационному излучению, эластичностью и долговечностью. Результатом интенсивных исследований в этом направлении явился синтез нового класса циклоцепных полимеров -полиимидов [1], обладающих совокупностью перечисленных выше физико - механических свойств.

Основными видами сырья для создания таких высококачественных полимерных материалов являются ди-

O O

O O

1

O O

3

Пиромеллитовый диангидрид (ПМДА) представляет собой бесцветные кристаллы с т. пл. 287°С, т. кип. 397°С; растворяется в ацетоне и диметилформамиде; при воздействии влаги превращается в моноангидрид, а затем

Егоров Антон Сергеевич

Заведующий лабораторией ФГУП «ИРЕА», г. Москва Иванов Виталий Сергеевич Научный сотрудник ФГУП «ИРЕА», г. Москва Возняк Алена Игоревна

Младший научный сотрудник ФГУП «ИРЕА», г. Москва

ангидриды различных ароматических, гетероароматиче-ских и алифатических кислот, а также диамины аналогичного строения [3].

К настоящему времени синтезирован и охарактеризован огромный ряд полиимидов, полученный на основе большого числа диангидридов тетракарбоновых кислот, но основное практическое применение нашли полиимиды, изготовленные из диангидридов пиромеллитовой (1), дифенилоксидтетракарбоновой (2), бензофенонтетракар-боновой (3), перилен - 3,4,9,10 - тетракарбоновой (4) кислот. В данной обзорной работе рассмотрены мировые и отечественные способы получения наиболее используемом на практике диангидриде пиромеллитовой кислоты 1.

OO

4

в пиромеллитовую кислоту (ПМК). Пиромеллитовый ди-ангидрид 1, свободный от примесей, не разлагается при нагревании его до 583 - 603 К [7].

Впервые его производство в полупромышленном масштабе 1960 г. в США фирмой '^иРоШ:". Несколько