CC BY
34
N об/мин
Рис. 1. Зависимость производительности экструзии Q паст от скорости вращения шнека N на фильерах с различным живым сечением 8ж: а) ВСК-Д, б) ВСК-Б, в) ОЖ,
г) ОМ, д)ОЖМ, е) ОА.
Выводы:
1. Экспериментально установлены условия работы экструдера (живое сечение фильеры, скорость вращения шнека) при которых не происходит разрушение коагуляционной структуры исследуемых паст.
2. Выполнена сравнительная оценка формуемости катализаторных паст, в соответствии с которой можно расположить в следующей последовательности: OA, ВСК, ОМ, ОЖМ, ОЖ. Установлено, формование паст на основе OA слабо зависит от параметров оснастки и условий экструзии.
Библиографические ссылки
1. Ильин А.П., Широков Ю.Г., Тительман Л.И. // Изв. Вузов. Химия и хим. Технология. 1984. Т. 27 Вып.1. С. 78-80.
2. Круглицкий Н.Н. Основы физико-химической механики. Ч. 1. Киев: Вищашк., 1975. 268 с.
УДК 547.68:544.023.222
Ю.А. Жук1, С.М. Долотов1, И.В. Иванов 1, E.E. Лаухина2, В.Н. Лаухин2, В.С. Лебедев2, В.Ф. Травень1
1 Российский химико-технологический университет им Д.И. Менделеева 2Institut de Ciencia de Materials de Barcelona - CSIC, Spain
ПРОВОДЯЩИЕ БИСЛОЙНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ ПЛЕНКИ ДЛЯ ТАКТИЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Получены бислойные полимерные пленки, содержащие микроструктурированный слой проводящей ион-радикальной соли тетратиафульвалена или его производного (ТТФ или БЭДТ-ТТФ) - йод на поверхности различных полимеров. Природа полимера оказывает решающее влияние на чувствительность проводящего слоя к действию паров воды. Пленки на основе триацетата целлюлозы и сополимера поликарбонатсилоксан не изменяют проводимости при действии паров воды и рекомендуются для создания тактильных устройств,
пригодных для работы в биологических средах. БС-пленки иа основе поликарбоната обратимо изменяют проводимость при действии паров воды и могут найти применение в создании новых сенсорных элементов.
Bilayer polymer films which contain microstructured conducting layer of radical ion salt of TTF-I or BEDT-TTF-I on the surface of different polymers were obtained. Sensitivity of conducting layer to water vapors mostly depends on the polymer nature. Conductivity of films based on cellulose triacetate and poly(carbonate-siloxane) copolymer remains constant while the films are exposed to water vapors. These films are recommended as suitable for tactile devices which are able to operate in biological environment. Conductivity of polycarbonate bilayer films changes reversible under water vapors treatment. These films may be use dinnovelsensor devices.
Полимерные пленки, содержащие тонкий слой органического проводника на одной из поверхностей (бислойные пленки, БС-пленки), сочетают как свойства полимерных матриц (прозрачность, гибкость и низкая плотность), так и необычные свойства молекулярных органических кристаллов. Для них характерна, в частности, подобная металлам зависимость сопротивления от температуры в широком температурном интервале, а также сверхпроводимость при 5-7 К. БС-пленки являются перспективным материалом для создания тактильных устройств и сенсорных элементов [1,2].
Примером БС-пленок, демонстрирующих хорошую проводимость при комнатной температуре, являются поликарбонатные пленки, на поверхности которых сформированы проводящие микрокристаллические комплексы на основе тетратиафульвалена или его производного (ТТФ (1) и БЭДТ-ТТФ (2)) [3,4]. Формирование проводящего слоя проводится экспонированием поликарбонатной пленки, содержащей растворенный л-донор, над парами йода с хлористым метиленом при температуре 28-30°С . Полученные таким образом бислойные пленки сохраняют проводимость в течение длительного времени.
0-0 0X0
1 2
Бислойные поликарбонатные пленки обладают исключительными электромеханическими свойствами и уже нашли применение в создании первых тактильных устройств медицинского назначения [5,6]. Актуальной задачей в этом направлении является создание проводящих полимерных материалов, электромеханические характеристики которых не зависят от действия воды и которые были бы способны работать в биологических средах.
Мы получили БС-пленки на основе различных полимеров: поликарбоната, блоксополимера поликарбонатсилоксана, триацетата целлюлозы, поли-метилметакрилата, поливинилбутираля. В качестве проводящего слоя на поверхности полимерной пленки формировали ион-радикальные соли на основе ХГФ или БЭДТ-ТТФ. В ходе работы изучены структура и физико-химические свойства полученных проводящих БС-пленок. Получены данные о зависимости проводимости (и способности регистрировать изменения деформации) БС-пленок при действии паров воды.
По данным микроэлементного анализа, выполненного с помощью сканирующего электронного микроскопа SEM FEI Quanta 200 FEG-ESEM, было установлено, что содержание S и I в кристаллических слоях пленок на
основе TTF составляет 73,3 и 26,7 атомных %, соответственно, что соответствует химической формуле ион-радикальной соли TTF2I27. Чтобы выяснить природу йодного компонента в комплексе TTF2I27, были исследованы низкочастотные спектры комбинационного рассеяния (KR). В низкочастотных спектрах KP наблюдалась только одна полоса, соответствующая колебательной моде V[I-I-I]-. Учитывая ошибку микроэлементного анализа (А±0.1) и данные спектров KP, состав проводящего слоя в изученных двухслойных пленках можно выразить формулой TTF2I3.
Морфология пленок, содержащих органический проводник TTF2I3, была исследована с помощью сканирующего электронного микроскопа SEM FEI Quanta 200 FEG-ESEM (рис. 1и 2). Как видно из рис., морфология проводящего слоя зависит от природы полимерной матрицы. Проводящий слой на поверхности поликарбоната сформирован из удлиненных узких пластинок, достигающих в длину 5 мкм, а в ширину 250 нм. Следует отметить, что такая дендритная кристаллизация является следствием анизотропии молекулярного проводника TTF2I3: легче всего рост кристалла происходит на поверхностях с наименьшим поверхностным натяжением, т. е. с наибольшей населенностью атомами.
Кристаллический слой на поверхности пленки из триацетата целлюлозы содержит плотно упакованные короткие линейки длиной 300-400 нм и шириной 120-180 нм. Следует отметить, что плотная упаковка кристаллитов позволяет получить качественную дифрактограмму и относительно низкое значение сопротивления (30 кО).
Как видно из рис. 2, кристаллический слой на поверхности БС-пленки из сополимера - поликарбонатсилоксана содержит плотно упакованные на-нопластинки, одинаково развитые в двух направлениях; размеры пластинок не превышают 180 нм.
Рис. 1. 8ЕМ-фото проводящего слоя Рис. 2. 8ЕМ-фото проводящего слоя ТТЕ21з на поверхности поликарбонатной ТТЕ21з на поверхности пленки из сополи-пленки. мера поликарбонатсилоксан.
Чувствительность двух БС-пленок к деформации была измерена с помощью РагкегАсШа1ог 401ХЯ, модифицированного для одновременного измерения сопротивления и одноосной деформации. Все полученные пленки показали одинаковую чувствительность к деформации (рис. 4, а и б): коэффициент
тензочувствительности (к) составляет 6±1, что превышает в полтора раза коэффициент тензочувствительности платины (4), наиболее тензочувствительного неорганического металла. Из рис. 3 видно, что область эластичных деформаций проводящих ТТБ213 слоев, сформированных на поверхности поликарбонатной и триацетат- целлюлозной пленок, ограничена 0,7 % относительного удлинения. Следует отметить, что проводящий ТТБ213 слой, сформированный на поверхности пленки сополимера поликарбонатсилоксан, может выдерживать без разрушения одноосную деформацию до 75%.
Полученные результаты указывают на то, что в пределах эластичной деформации до 0,7 % электромеханические и электротранспортные свойства пленок определяются исключительно природой проводящего слоя и не зависят от типа полимерной матрицы.
£ (%) £ (%) (а) (б)
Рис. 3. Тензочувствительность и область эластичной деформации проводящего ТТР213 слоя, сформированного на поверхности поликарбонатной (а) и триацетатцел-люлозной (б) пленок
Измерение чувствительности БС-пленок к парам воды проводили при кратковременном (30 с) и длительном воздействии (10 мин) паров воды на пленку. Было установлено, что отношение БС-пленки к парам воды сильно зависит от природы используемого полимера. В частности, пленки с ТТФ или БЭДТ-ТТФ на основе триацетата целлюлозы не реагируют на пары воды (рис. 4). Аналогичные свойства проявляют пленки на основе сополимера поликарбонатсилоксан.
к>
О 1СОЮОЯ04СЮН06007ТОКЮ900 1000
ер»"*'
Рис. 4. Изменение сопротивления БС-пленки на основе триацетата целлюлозы и БЕБТ-ТТР-йод при длительном воздействии паров воды
Было предположено, что введение соединений, избирательно реагирующих на определенные вещества, в частности кислотно-основного индикатора бромкрезоловый пурпурный, в полимерную матрицу, содержащую ТТФ (БЭДТ-ТТФ), с дальнейшим формированием проводящего слоя на поверхности пленки придаст сенсорные свойства на соответствующие вещества исследуемому материалу. Предварительное изучение показало, что ведение БКП в состав проводящего слоя на триацетате целлюлозы никак не сказывается на инертности этой БС-пленки к действию паров воды.
То же самое относится и к БС-пленке на основе сополимера поликар-бонатсилоксан.
Напротив, обратимая чувствительность БС-пленок на основе поликарбоната к действию паров воды существенно (примерно в 3,5 раза) возрастает в присутствии индикатора БКП (рис. 5)
Рис. 5. Относительное изменение сопротивления БС-пленокполикарбонат, 2% TTF (1) и поликарбонат 2% ТТФ с 1% БКП (2) при кратковременном воздействии на них паров воды Таким образом, в ходе выполнения работы мы получили БС-пленки, принципиально различающиеся чувствительностью к парам воды.
1) Пленки на основе триацетата целлюлозы и сополимера поликарбонат-силоксан не изменяют проводимости при действии паров воды и могут быть рекомендованы для применения при создании тактильных устройств, работающих в биологических средах; соответствующие работы проводятся нами в настоящее время совместно с Институтом человека МГУ им. М.В. Ломоносова.
2) Пленки на основе поликарбоната обратимо изменяют проводимость при действии паров воды, причем этот эффект зависит от присутствия кислотно-основного индикатора в проводящем слое; этот результат представляет интерес для создания новых сенсорных элементов.
Библиографические ссылки
1. Forrest, S., Nature, 2004, 428, 911.
2. Basudam Adhikari, Sarmishtha Majumdar, Prog. Polym. Sci. 2004, 29, 699.
3. Laukhina, E., Tkacheva, V., Chuev, I., Yagubskii, E., Vidal-Gancedo, J., Mas-Torrent, M., Rovira, C., Veciana, J., Khasanov, S., Wojciechowski, R., Ulanski, J. J. Phys. Chem. B, 2001, 105, 11089.
4. Laukhina, E., Rovira, C., Ulanski, J. Synth. Met., 2001, 121, 1407.
5. И.В. Иванов, E.E. Лаухина, В.М. Буданов, В.Н. Лаухин, B.C. Лебедев, С.М. Долотов, C. Rovira, J. Veciana, В.Ф. Травень, Интеграл, МГУ им. М.В. Ломоносова, 2012, №1, 30-32.
6. В.Ф. Травень, И.В. Иванов, С.М. Долотов, Интеграл, МГУ им. М.В. Ломоносова, 2012,63, №1, 124-5.
УДК 628.3.70.25 Е.Н. Кузин
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
КОАГУЛЯЦИОННЫЕСВОЙСТВАТВЕРДОГОАЛЮМОКРЕМНИЕВОГОФЛ ОКУЛЯНТА
Методом распылительной сушки получены отвержденные формы алюмокремние-вого флокулянта-коагулянта. Установлено, что конечным продуктом отверждения является сульфат алюминия и нерастворимый диоксид кремния Изучена эффективность очистки модельных сточных вод от взвешенных веществ и железа в сравнении с сульфатом алюминия. Доказано, что процесс сушки приводит к потере флокуляционных свойств алюмокрем-ниевого коагулянта-флокулянта.
The solid forms of an aluminium-silicate flocculate-coagulant were received by the drying. It is established that the final product of a solids process is sulfate of aluminum and insoluble dioxide of silicon. Was studied efficiency of purification of modeling sewage from the weighed substances and iron in comparison with aluminum sulfate. It is proved that process of drying leads to loss of flocculate properties of solution of an aluminium-silicate flocculate-coagulant.
Нефелин - алюмосиликат калия и натрия ортокремневой кислоты (Na,K)AlSiO4 является побочным продуктом флотационного обогащения апатит-нефелиновых руд. Самым крупным в Российской федерации месторождением апатита является Хибинский массив (Кольский полуостров), где добывают и обогащают апатит, располагая на хранение нефелиновые отходы (хвосты).
Основными продуктами переработки нефелиновых хвостов могли бы стать алюминий, сода, цемент и другие продукты, однако до настоящего времени комплексная переработка нефелина не производится.
Получение алюмокремниевого флокулянта-коагулянта (АКФК) является одним из направлений переработки нефелиновых хвостов. АКФК получают вскрытием нефелина (хвостов) 10%-ной серной кислотой, с образованием раствора, содержащего сульфат алюминия и активную кремниевую кислоту.
Широкое использование АКФК в процессах водоочистки осложняется специфическими свойствами жидкого продукта, а также проблемой его доставки до потребителя. Активная кремниевая кислота, входящая в состав раствора АКФК, имеет в своем составе силанольные группы (=Si - OH), способные к реакции поликонденсации с образованием силоксановых связей (=Si - O - Si=), которые, в свою очередь, приводят к образованию полимеризованной кремниевой кислоты с последующим переходом раствора в гель [1]. Уже через неделю хранения неразбавленного раствора АКФК концентрация активной кремниевой кислоты в нем снижается на 90 %, что негативно сказывается на флокуляционных свойствах реагента. Экспериментально было установлено, что наибольшее
