РОЗДІЛ 2
МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
2.1. Матеріали
Сорбенти. Як головний об'єкт дослідження в роботі було використано високодисперсний кремнезем ? аеросил марки А-300 з величиною питомої поверхні 287 м2/г. Такий кремнезем складається з часток сферичної форми діаметром приблизно 9,5 нм, на поверхні яких містяться поодинокі ізольовані гідроксильні групи ?Si?OH (силанольні групи); гідроксильні групи, зв'язані взаємним водневим зв'язком у різних комбінаціях, а також молекулярна вода в різноманітних формах ? від координаційно зв'язаної до фізично сорбованої. Концентрація силанольних груп на поверхні використовуваного кремнезему становить 0,65-0,7 ммоль/г, а загальний вміст води ?1,5-2 %.
Вибір аеросилу з величиною питомої поверхні ?300 м2/г обумовлений тим, що він широко застосовується в фармації та медицині [10-12, 60-66]. Його введено до ряду видань зарубіжних фармакопей [14-17]. Високодисперсний кремнезем є вихідною речовиною для створення ентеросорбентів Полісорб МП, Силлард та Силікс [12].
Крім того, для прояснення окремих питань, які виникали в процесі досліджень, використовувались також аеросили з питомою поверхнею 175 (А-175) і 100 м2/г (А-100).
Аеросили виробляються на Калуському ВО "Хлорвініл" шляхом парогазового гідролізу чотирьоххлористого кремнію у воднево-повітряному полум'ї при температурі 1100-1400 оС за схемою:
SiCl4 + 2H2 + O2 ?? SiO2 + 4HCl
Дисперсність і деякі інші характеристики готового продукту залежать від температури полум'я, складу газу і швидкості потоку на виході з пальника. Після проходження полум'яної зони аеросил утворюється спочатку у вигляді аерозолю зневодненої кремнієвої кислоти, який надалі проходить процес коагуляції і утворює ланки і пластівці розміром 1-2 мкм [4, 5].
Фізико-хімічні властивості аеросилу. Аеросил являє собою дуже чистий аморфний непористий діоксид кремнію з розміром часток від 4 до 40 нм (в основному 10-30 нм); це надзвичайно легкий білий порошок, який у тонкому шарі здається прозорим. Знімки, зроблені за допомогою електронного мікроскопа, показують (рис. 2.1), що аеросил складається з часток сферичної або майже сферичної форми, які групуються в ланцюжки. Рентгеноскопічне дослідження свідчить про аморфну структуру. Аеросил є непористою речовиною. Насипна густина досліджуваних аеросилів становила 0,04 - 0,06 г/см3 (40-60 г/л).
Рис. 2.1. Мікрофотографія високодисперсного кремнезему.
В таблиці 2.1 наведено найбільш важливі фізичні характеристики досліджуваних марок аеросилу [4].
Хімічний склад аеросилу марок А-300, А-175, А-100 у перерахунку на суху речовину такий (%):
SiO2більше99,87As2O3менше0,001Al2O3менше 0,05P2O5"0,00005TiO2" 0,03Ni"0,00007Fe2O3" 0,003Pb"0,0005Na2O" 0,0009Cu"0,00002B2O3" 0,003HCl"0,025
У воді і спирті аеросил у концентраціях до 9-10% утворює мутні суспензії, його показник заломлення дорівнює 1,452. У рідинах з таким же показником заломлення (гліцерин, вазелінова олія та ін.) аеросил дає прозорі дисперсії. В електричному полі частки аеросилу рухаються до позитивного полюсу (у водній дисперсії), тобто вони несуть негативний заряд.
Таблиця 2.1.
Фізичні характеристики досліджуваних марок аеросилу.
ПоказникиМарка аеросилуА-300А-175А-100Питома поверхня, м2/г (за БЕТ)300?30175?25100?20Середній розмір частинок, нм91527Насипна маса, г/л:
стандарт (непресований)
пресований
40-60
Приблизно 120Вміст вологи, %
(висушування 2 год., 105?С)1,51,51,5Втрати при прожарюванні, %211рН 4% водної дисперсії3,6-4,3ПористістьНепористий
Як сорбенти також були використані пірогенні чисті і змішані оксиди кремнію, титану й алюмінію, отримані шляхом спалювання відповідних хлоридів у повітряно-водневому полум'ї: TiО2 (23 м2/г), Al2O3 (140 м2/г), титанокремнезем ТАС-100 (108 м2/г), алюмокремнеземи АА-200 (197 м2/г) і АА-300 (319 м2/г). Більш детально склад цих оксидів наведено у розділі 3 (табл. 3.3).
Модифікатори. Як основний модифікатор використовували фармакопейний полівінілпіролідон - безбарвний, прозорий, термопластичний, аморфний полімер з молекулярною масою 11940 і густиною 1,19 г/см3 [67] - у вигляді 5%-ного розчину. Використання розчинів ПВП є більш зручним, ніж порошку, оскільки ця речовина є досить гігроскопічною і поглинає до 15% вологи при 50% відносній вологості повітря. Густина водних розчинів ПВП мало залежить від концентрації (для 10% розчину d=1,02 г/см3, а для 50% розчину d=1,12 г/см3). Залежність показника заломлення від концентрації прямолінійна і дуже схожа на залежність для розчинів мономера. Розчини ПВП не мають буферних властивостей.
Полівінілпіролідон розм'якає при 140-160 оС і розкладається при 230-270 оС. Тривале нагрівання при температурі розм'якшення призводить до потемніння полімеру і втрати розчинності у воді і органічних розчинниках.
ПВП розчиняється у воді і в ряді органічних розчинників, наприклад, в аліфатичних спиртах, етиленгліколі, гліцерині, циклогексанолі, фенолі, амінах, хлороформі та ін. ПВП не розчиняється в аліфатичних і ароматичних вуглеводнях, хлорбензолі, чотирьоххлористому вуглеці, циклогексаноні.
ПВП суміщується з такими речовинами як поліспирти, прості і складні ефіри, аміди, гліцериди, ланолін, касторове масло, силікони, природні смоли, похідні целюлози та ін., а також з багатьма олігомерами, полімерами, пластифікаторами [40, 42].
В слабокислому середовищі ПВП гідролізується до полі-N-вініл-?-аміномасляної кислоти. В нейтральному або слаболужному середовищі ПВП є стійким навіть при нагріванні до 70-100 оС. Водні розчини полімеру мають слабокислу реакцію (рН=5,0), при тривалому зберіганні вони забарвлюються в світло-жовтий колір і пліснявіють. Щоб запобігти мікробному псуванню розчини ПВП піддавали автоклавуванню протягом 30 хвилин при температурі 120 оС.
Для застосування в фармацевтичній промисловості дуже важливими є такі властивості ПВП як стабілізуюча дія на е