РОЗДІЛ 2
ВИХІДНІ РЕЧОВИНИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
2.1. Характеристика вихідних речовин
Як уже зазначалось в розділі 1, синтез ксерогелів поліаміносилоксанів може
бути здійснено на основі аміноалкільних похідних силанів та тетраетоксісилану
як основного структуруючого компонента з використанням органічної добавки або
за її відсутності.
Для отримання ксерогелів поліаміносилоксанів використовувались:
тетраетоксісилан, Si(OC2H5)4 (ТЕОС, 99%, Aldrich);
3-амінопропілтриетоксісилан, (C2H5O)3Si(CH2)3NH2 (АПТЕС, 98%, Aldrich);
N-[3-(триметоксісиліл)пропіл]етилендиамін, (CH3O)3Si(CH2)3NH(CH2)2NH2 (ТМПЕД,
97%, Aldrich);
біс[3-(триметоксісиліл)пропіл]амін, [(CH3O)3(CH2)3]2NH (БТПА, 95%, Aldrich);
3-(2-імідазолін-1-іл)пропілтриетоксісилан, (C2H5O)3Si(CH2)3NC3H5N (ІПТЕС, 98%,
Fluka);
N-метил-3-амінопропілтриметоксісилан, (CH3O)3Si(CH2)3NHCH3 (МАПТМС, 97%,
Fluorochem);
метилтриетоксісилан, (C2H5O)3SiCH3, (МТЕС, 99%, Aldrich);
фенілтриетоксісилан, (C2H5O)3SiC6H5 (ФТЕС, 98%, Aldrich).
Органічні розчинники, використані під час осадження гелів та для заміни в них
інтерміцелярної рідини, а саме: абсолютний етанол, N,Nў-диметилформамід,
метанол, н-пропанол, н-бутанол, диетиловий ефір та ацетонітрил відповідали
марці “чда”. Етанол абсолютизували за методикою, описаною в [136].
Для пікнометричного визначення ефективної густини зразків поліаміносилоксанів
застосовували бензол марки “чда”.
Для адсорбційних досліджень використовували н-гексан, ацетонітрил, оцтову
кислоту кваліфікації “хч”.
Розчини хлоридної кислоти для експериментів по поглинанню протонів ксерогелями
поліаміносилоксанів з водних розчинів готувались з використанням фіксаналів.
2.2. Вивчення процесу гелеутворення полі(3-амінопропіл)силоксану методом
контролю модуля механічного зсуву
Зміну структурно-механічних характеристик поліаміносилоксанів під час процесу
гелеутворення вивчали за допомогою приладу Вейлера-Ребіндера [137] з
автоматичним записом кривої “деформація – час”. При цьому спеціальну пластинку
прилада занурювали в суміш реагентів (до реакції гідролітичної поліконденсації
силанів) та реєстрували зміну рівноважного модулю еластичності (або модулю
механічного зсуву) в залежності від глибини процесів гідролізу та
поліконденсації вихідних силанів. Рівноважний модуль еластичності (Es)
визначався за найбільшим рівноважним значенням повної деформації (em ), яка
зникає після розвантаження:
Es = P/em [138],
де Р – навантаження.
2.3. Встановлення складу синтезованих речовин
2.3.1. Метод елементного аналізу
Елементний аналіз синтезованих зразків поліаміносилоксанів як з
монофункціональним, так і з біфункціональним поверхневим шаром проводили в
аналітичній лабораторії хімічного факультету UMIST (Манчестер, Англія).
Вміст функціональних груп CR для поліаміносилоксанів визначали по масовій долі
азоту CN за формулою:
10CN CN
CR = ѕѕѕ = ѕѕѕ ммоль/г SiO2,
ANґnN 1,4nN
де СN – вміст азоту у %,
AN – мольна маса атомів азоту,
nN – число атомів азоту в функціональній групі.
Точність визначення - ± 0,02 ммоль/г SiO2.
2.3.2. Визначення концентрації аміноалкільних функціональних груп на поверхні
синтезованих зразків методом кислотно-основного титрування
Концентрацію азотвмісних функціональних груп на поверхні синтезованих
поліаміносилоксанів, як це рекомендується в [31], визначали (в ммоль/г зразка)
за кількістю поглинутих протонів ксерогелями після витримування наважки
адсорбенту (0,3 г) в 25 мл 0,1М розчину HCl при періодичному перемішуванні до
встановлення рівноваги. Використаний 0,1М розчин соляної кислоти готувався з
використанням фіксаналів, і його концентрацію перевіряли методом
кислотно-основного титрування 0,1М розчином NaOH із застосуванням метилоранжу
як індикатору [139].
2.4. Визначення істиної густини зразків методом пікнометрії
Метод пікнометричного визначення істиної густини знаходить широке застосування
для кремнійорганічних адсорбентів [140, 141]. Для цього використовують
пікнометри на 5 мл. Їх попередньо градуюють – визначають постійну пікнометрів К
(масу пікнометричної рідини в конкретному пікнометрі).
Як пікнометричну рідину було використано бензол, оскільки він має малий
коефіціент стискання та здатний найбільш повно проникати в пори.
Визначенню істиної густини поліаміносилоксанів передувало їх розтирання в
агатовій ступці та висушування при 200°С до видалення вологи. Потім суху
наважку зразка насипали в пікнометр, і в нього заливали пікнометричну рідіну.
Для видалення повітря з проби та рідини заповнений пікнометр нагрівали до
температури, що є близькою до температури кипіння пікнометричної рідини.
Повне проникнення бензолу в пори поліаміносилоксанів досягалось шляхом
витримування в ньому наважки адсорбента (0,5 г) протягом 3 годин в сушильній
шафі при температурі 60°С з періодичним зтрушуванням, та 12-16 годин при
кімнатній температурі.
При повному просяканні зразка бензолом доводили його рівень в пікнометрі до
градуювальної мітки, та знову зважували. Істину густину (r) обчислювали за
формулою: r = mrb/[K – (m2 – m1)],
де K – маса рідини в пікнометрі;
m – маса зразка;
m1 – маса пікнометра зі зразком;
m2 – маса пікнометра зі зразком та пікнометричною рідиною (бензолом);
rb – густина бензолу при температурі експерименту.
Точність методу - ± 0,001 г/см3
2.5. Метод електронної мікроскопії
ТЕМ-мікроскопія широко використовується для дослідження мікроструктури різних
типів сорбентів, особливо для доказу їх глобулярної будови [50, 44]. Тому для
синтезованих нами зразків кс
- Київ+380960830922