Исследование строения и свойств метилового эфира сульфоната натрия, из пальмового масла Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 675.043

Г. Г. Лутфуллина, К. С. Гусева, К. Е. Мартынова ИССЛЕДОВАНИЕ СТРОЕНИЯ И СВОЙСТВ МЕТИЛОВОГО ЭФИРА СУЛЬФОНАТА НАТРИЯ,

ИЗ ПАЛЬМОВОГО МАСЛА

Ключевые слова: анионактивное поверхностно активное вещество (аПАВ), инфракрасная спектроскопия, поверхностное

натяжение.

Методом ИК-спектроскопии подтверждено строение Mizulan FL-80. Выявлено наличие характерных функциональных групп: OH, S=O, С-О-С, С-Н. Обнаружено, что Mizulan FL-80 способствует снижению поверхностного натяжения.

Key words: anion surfactants, infrared spectroscopy, surface tension.

By IR-spectrographic method, the structure of Mizulan FL-80 was confirmed. The presence of the specific functional groups was revealed: OH, S=O, С-О-С, С-Н. It was found that Mizulan FL-80 promotes reduction of the surface tension.

Поверхностно активные вещества (ПАВ) - вещества, адсорбция которых из жидкости на поверхности раздела с другими фазами приводит к значительному понижению поверхностного натяжения [1].

Инфракрасная спектроскопия (ИК -спектроскопия) является одним из наиболее широко применяемых современных физических методов исследования веществ. Благодаря его универсальности возможно прямое определение ряда важнейших функциональных групп и структурных фрагментов в небольших количествах исследуемого вещества при любом его агрегатном состоянии [2].

На ИК-спектрометрах измеряют отношение 10Л, которое называется коэффициентом пропускания. Элементам каждой химической группы соответствуют определенные частоты (волновые числа) колебания, а следовательно, и полосы поглощения в ИК - спектрах. Эти полосы называются характеристическими. Зная

характеристические полосы (частоты) поглощения и спектр вещества, можно идентифицировать группы, входящие в состав вещества, а также и само вещество. Наиболее важно и надежно интерпретируемые характеристические полосы поглощения располагаются в коротковолновой (высокочастотной) области основных колебаний молекул от 2,5 до 7 мкм (с частотой V от 4000 до 1500 см-1), и эта область имеет первостепенное значение для анализа структуры и состава вещества [2].

Наряду с качественным определением строения сложных молекул ИК - спектроскопия обеспечивает возможность проводить

количественный анализ вещества.

Необходимой предпосылкой успешного анализа строения вещества по ИК - спектрам является получение высококачественной спектрограммы.

Целью работы являлось исследование строения аПАВ методом ИК-спектроскопии, а так же изучение коллоидно-химических свойств

посредствам измерения поверхностного натяжения водных растворов Mizulan FL-80.

Рис. 1 - ИК-спектр Мкц1ап РЬ-80

Определен ряд важнейших

функциональных групп содержащихся в М17и1аи БЬ-80. Показано присутствие полос поглощения средней интенсивности в области 775,34-721,34 см-1, которые можно отнести к внеплоскостным деформационным колебаниям С-Н у двойной связи цис-строения. В области 958,57 и 846,7 см-1, наблюдаются полосы поглощения малой и средней интенсивностей, которые могут быть отнесены к внеплоскостным деформационным колебаниям группы С-Н. Полосы поглощения в области 1222,80 и 1055,80 см-1 отвечают деформационным колебаниям ОН группы в спиртах. Кроме этого, полосы ассиметричных и симметричных валентных колебаний 8=0 (для солей сульфонатов) находятся в области 1055 см-1 и 1469 см-1. Полоса поглощения в области 1222,8 см характерна и для валентных колебаний С-О-С в простых и сложных эфирах.

Интенсивная полоса поглощения в области 1726,19

-1

см отвечает валентным колебаниям С=О в карбоксильной и сложно-эфирной группах. В области 2820,06 -2850,63 см СРП проявляются полосы поглощения, характерные для валентных колебаний группы ОН. В области 3604,76 и 3487,10 см-1 присутствуют полосы поглощения, отвечающие валентным колебаниям неассоциированных спиртовых групп (ОН).

Таким образом, методом ИК-спектроскопии подтверждено наличие С-Н; 8=0; С-О-С; С=О; ОН групп аПАВ, полученного в условиях ОАО «Нэфис-Косметикс» на основе жирных кислот пальмового масла (ЖКПМ) и метанола.

Из литературных источников известно, что поверхностное натяжение зависит от состава поверхностного слоя раствора, который может сильно изменяться в присутствии ПАВ [1,2] .

Важнейшей физико-химической

особенностью ПАВ является способность адсорбироваться на поверхности раздела фаз и понижать вследствие этого свободную

поверхностную энергию. Чем больше адсорбционная способность ПАВ, тем выше его эффективность [3].

Известно, что большей адсорбционной способностью среди всех ПАВ обладают аПАВ.

Исследована способность водных растворов М17и1аи БЬ-80 снижать поверхностное натяжение. Для этого использовался метод Вильгельми. Эксперименты проводились на приборе тензиометр БСЛТ 21 (Ба1аРИу81с8, Германия). На рис.2 представлена зависимость поверхностного натяжения растворов исследуемого аПАВ, а также аПАВ используемых в меховом производстве (Ланэм, Бе-БоЬА) от их концентрации.

Полученные данные согласуются с теорией о зависимости поверхностного натяжения растворов аПАВ от их концентрации: изотерма поверхностного натяжения состоит из почти прямолинейного участка падения поверхностного натяжения, криволинейного участка, описываемого уравнением Шишковского и почти горизонтального участка в области концентраций выше критическая концентрация мицеллообразования (ККМ) [4].

Наиболее высоким поверхностным натяжением (или слабой поверх-ностной активностью) обладает аПАВ, Ланэм, за ним следует Бе-8о1-А. На кривых видны точки излома, которые соответствуют ККМ соответствующих аПАВ, выше которых в растворах самопроизвольно протекают процессы образования мицелл и истинный раствор переходит в

ультрамикрогетерогенную систему.

Исследуемый М1ш1ап БЬ- 80 обладает сравнительно низким поверхностным натяжением.

(D О

и н о о и

X а

(D «

О

С

4

! I ■ч V,

V

л s„

— —-

s V

N

20

■ Minilan FL-S

■ Ланзм De-Sol-A

j J-:' с i:1 1

Концентрация раствора ПАВ, г/дм Рис. 2 - Зависимость поверхностного натяжения от концентрации растворов ПАВ

При этом критическая концентрация мицелообразования (ККМ) составила 28,4 г/дм .

Таким образом, результаты изучения строения и свойств аПАВ на основе пальмового масла показали, что последний, обладает требуемыми для применения в кожевенной и меховой промышленности свойствами. В связи с этим целесообразным является расширение ассортимента ПАВ и совершенствование производства с их участием. При знании свойств ПАВ и их грамотном применении можно значительно повысить качество проведения процессов производства меха, снизить расход материалов, создать малоотходную технологию.

Литература

1. Ланге К. Р. / Поверхностно-активные вещества: синтез, свойства, анализ, применение ; под науч. Ред. Л. П. Зайченко. - Спб.: Профессия, 2004. - 240 с., ил

2. Сильверстейн Р. Басслер Г. Моррил Т / Спектрометрическая идентификация органических соединений . Пер. с англ. - М.: Мир, 1977. - 592 с.

3. Лутфуллина, Г.Г. Исследование влияния ПАВ на основе побочного продукта производства олеиновой кислоты на обезжиривание мехового сырья/ Г.Г. Лутфуллина, Л.М. Хайдарова, А.В. Островская, И.Ш. Абдуллин// Вестник Казан, технол. ун-та,2010, -№1. -С.268-272.

4. Лутфуллина, Г.Г. Разработка моющего состава на основе ПАВ различной природы и исследование влияния на подготовительные процессы производства одежной кожи из сырья шубной овчины. / Г.Г. Лутфуллина // Вестник Казан, технол. ун-та, 2010, №11.-С.573-574

© Г. Г. Лутфуллина - д.т.н., проф. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИГУ, gulnaz777@bk.ru; К. С. Гусева - магистр той же кафедры; К. Е. Мартынова - магистр той же кафедры.

© G. G. Lutfullina - doctor of technical science, professor of chair of plasmochemical and nanotechnologies of high-molecular materials KNRTU, gulnaz777@bk.ru; K. S. Guseva - magister of chair of plasmochemical and nanotechnologies of high-molecular materials KNRTU; К. Е. Martynova - magister of chair of plasmochemical and nanotechnologies of high-molecular materials KNRTU