Выпуски

 / 

2018

 / 

том 16 / 

выпуск 3

 



Скачать полную версию статьи (в PDF формате)

L. V. Dubrovina, E. V. Makarova, T. N. Dymytriuk, T. V. Krupskaya, V. V. Turov, and V. V. Goncharuk
«Disperse Water-Containing Composites Based on Hydrophobic Pyrogenic Silica with Bentonite»
0535–0546 (2018)

PACS numbers: 62.23.Pq, 68.65.-k, 76.60.-k, 78.67.Sc, 81.07.-b, 82.56.Ub, 82.70.Uv

Получены дисперсные водосодержащие композиты на основе гидрофобного нанокремнезёма (пирогенный диоксид кремния, модифицированный метильными группами), которые содержат в своём составе 90 масс.% (30,9 об.%) воды. При введении в композиты бентонита дисперсные водосодержащие композиты представляют собой закапсулированные в оболочку из агрегатов метилкремнезёма микрокапли воды размером 1–3 мкм и частицы бентонита, опудренные слоем смеси наночастиц гидрофильного бентонита и гидрофобного нанокремнезёма. Объёмное содержание воды при концентрации бентонита 3 масс.% повышается до 37,06 об.%; также уменьшается потеря воды такими образцами при 40 и 105?C на 3–6%. Состояние воды в дисперсных водосодержащих композитах с нанокремнезёмом и бентонитом изучено методом низкотемпературной 1Н-ЯМР-спектроскопии. Определены термодинамические параметры слоёв сильно- и слабосвязанной воды, а также межфазная энергия воды. Установлено, что при введении бентонита в дисперсные водосодержащие композиты уменьшаются концентрация слабосвязанной воды (CuwW) от 8,75 до 6,675 г/г и межфазная энергия воды (?S) от 7,8 до 7,2 Дж/г. На концентрацию сильносвязанной воды (CuwS) и максимальное понижение свободной энергии в слое сильносвязанной воды (?GS) введение бентонита не влияет. В присутствии бентонита исчезают кластеры воды с радиусом R???1 нм, доля кластеров с радиусами 1,5–1,7 нм несколько увеличивается, практически исчезают домены с размерами от 1,7 до 9 нм, зато в несколько раз возрастает доля полиассоциатов с радиусом ??10 нм.

Keywords: dispersed water-containing composite, hydrophobic nanosilica, bentonite, bound water, low-temperature 1H NMR-spectroscopy


References
1. B. P. Binks and R. Murakami, Nature Mater., 5, No. 11: 865 (2006).
2. L. Forny, Powder Technology, 189, No. 2: 263 (2009).
3. B. O. Carter, W. Wang, D. J. Adams, and A. I. Cooper, Langmuir, 26, No. 5: 3186 (2010).
4. V. V. Goncharuk, L. V. Dubrovina, and E. V. Makarova, J. Water Chem. Technol., 39, No. 6: 351 (2017).
5. V. I. Osipov, V. N. Sokolov, and N. A. Rumyantseva, Mikrostruktura Glinistykh Porod (Moscow: Nedra: 1989) (in Russian).
6. Yu. I. Tarasevich, Poverkhnostnyye Yavleniya na Dispersnykh Materialakh (Kyiv: Naukova Dumka: 2009) (in Russian).
7. J. C. Hindman, J. Chem. Phys., 44, No. 12: 4582 (1966).
8. I. S. Chuang, D. R. Kinnej, and G. E. Maciel, J. Amer. Chem. Soc., 115, No. 19: 8695 (1993).
9. O. V. Petrov and I. Furo, Progr. in NMR, 54, No. 2: 97 (2009).
10. D. T. Atkins, P. Kekicheff, and O. Spalla, J.Colloid Interface Sci., 188, No. 1: 234 (1997).
11. V. M. Gun’ko, V. V. Turov, V. M. Bogatyrev, V. I. Zarko, R. Leboda, E. V. Goncharuk, A. A. Novza, A. V. Turov, and A. A. Chuiko, Adv. Colloid. Interf. Sci., 118, Nos. 1–3: 125 (2005).
12. V. M. Gun’ko, V. V. Turov, and P. P. Gorbyk, Voda na Mezhfaznoi Granitse (Kyiv: Naukova Dumka: 2009) (in Russian).
13. V. M. Gun’ko and V. V. Turov, Nuclear Magnetic Resonance Studies of Interfacial Phenomena (New York: Taylor&Francis: 2013).
14. V. S. Erasov, M. Yu. Pletnev, and B. V. Pokid’ko, Colloid. J., 77, No. 5: 614 (2015).
15. D. O. Vivaldini, A. P. Luz, V. R. Salvinin, and V. C. Pandolfelli, Ceramics Int., 39, No. 5: 6005 (2013).
16. R. Iler, Chemistry of Silica. Solubility, Polymerization, Colloid and Surface Properties and Biochemistry of Silica (New York: J. Wiley: 1979).
Creative Commons License
Все статьи доступны по Лицензии Creative Commons “Attribution-NoDerivatives” («атрибуция — без производных статей») 4.0 Всемирная
©2003—2021 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины.

Электронная почта: tatar@imp.kiev.ua Телефоны и адрес редакции О сборнике Пользовательское соглашение