Параметры равновесной адсорбции при Т

Влияние молекулярно-массового состава … 

Серия «Химия». № 3(75)/2014 

9 

пигмент  (титан  диоксиді)  бетіндегі  адсорбцияның  аминді  аддитивтердің  түрі  мен  концентрациялық 

факторларға  байланысты  тепе-теңдік  сипаттамалары  аңықталды. «Ерітінді – аминтуынды»  жəне 

«ерітінді – аминтуынды – пигмент»  жүйелерінде  барлық  зерттелген  аминдік  түрлерге  ауамен  жəне 

қатты  бетпен  фазааралық  шекаларда  олардың  молекулалық-массалық  құрамының  үлкею  барысында 

күшейетін беттік-белсенділік қасиеттер тəн болатыны дəлелденді. 

 

A.N.Dyuryagina, K.A.Ostrovnoy, Yu.S.Byzova 

Influence of molecular-mass structure of organic amine derivatives  

on development of the adsorptive processes in disperse systems  

on the basis of white spirit 

Volume and superficial properties of solutions of amine derivatives in white spirit are investigated. Formation 

of the associated structures of molecules additives is established (C

CCM 

= 0,1·10

–6

 mole/m

3

). Equilibrium 

characteristics of adsorption on a pigment surface (the titan dioxide) depending on a version the amine con-

taining additives and concentration factors are defined. It is proved that in «solvent – amine derivative» and 

«solvent – amine derivative – pigment» systems surface-active properties on interphase borders with air are 

inherent in all studied kinds of amines. 

 

 

References 

1  Indeikin E.A., Leibzon L.N., Tolmachev M.A. Pigmentirovanie lakokrasochnyh materialov, Leningrad: Khimiya, 1988, 

127 p. 

2  Tolstaya S.N., Shabanova S.A. Primenenie poverhnostno-aktivnyh veshhestv v lakokrasochnoj promyshlennosti, Moscow: 

Khimiya, 1976, 176 p. 

3  Bolatbaev K.N., Dyuryagina A.N., Ostrovnoy K.A. Modificirovanie kompozitov poverhnostno-aktivnymi veshhestvami, Pet-

ropavlovsk: SKGU Publ., 2005, 184 p. 

4  Holmberg K., Jjonsson B., Kronberg B., Lindman B. Poverhnostno-aktivnye veshhestva i polimery v vodnyh rastvorah, Mos-

cow: Binom, 2007, 528 p. 

5  Bolatbaev K.N., Dyuryagina A.N., Nurushov A.K., Korytina O.G. Patent RK № 14466. Sposob poluchenija ingibitora 

kislotnoj korrozii metallov, 2004. 

6  Frolov Yu.G., Grodskiy A.S. Laboratornye raboty i zadachi po kolloidnoj himii, Moscow: Khimiya, 1986, 216 p. 

7  Ermilov P.I. et al. Pigmenty i pigmentirovannye lakokrasochnye materialy, Leningrad: Khimiya, 1987, 200 p. 

8  Skorokhodova O.N., Kazakova E.E. Neorganicheskie pigmenty i ih primenenie v lakokrasochnyh materialah, Moscow: 

Paint-Media, 2005, 167 p. 

9  Shchukin E.D., Pertsov A.V., Amelina E.A. Kolloidnaya khimiya, Moscow: Moscow University publ., 1982, 348 p. 

 

 

10 

Вестник Карагандинского университета 

УДК 541.183 

А.Н.Дюрягина, К.А.Островной, Ю.С.Бызова, А.А.Кондратов  

Северо-Казахстанский государственный университет им. М.Козыбаева, Петропавловск 

(E-mail: yuliya_sidorenko90@mail.ru) 

Исследование влияния органического аминопроизводного  

на седиментационную устойчивость дисперсий диоксида титана  

в неполярном растворителе 

Изучено  влияние  аминопроизводного  (АС)  на  седиментационную  устойчивость  частиц  пигментиро-

ванного диоксида титана в уайт-спирите. Установлено, что при увеличении концентрации АС вплоть 

до 0,005 моль/дм

3

 процессы седиментации уменьшаются не менее чем в 3 раза. Определено, что в тех 

же концентрационных пределах (С

АС

≤0,0035 моль/дм

3

) происходит увеличение удельного количества 

частиц TiO

2

  от 1048 до 1552–1619 и,  за  счет  разрушения  агрегатов,  соответствующее  уменьшение 

среднестатистического диаметра на 24 %. Доказано, что АС в неполярной среде растворителя прояв-

ляет свойства поверхностно-активного вещества  смачивающего, дезагрегирующего и стабилизирую-

щего действий по отношению к пигментированному TiO

2.

 

Ключевые слова: поверхностно-активное вещество, АС, седиментационная устойчивость, диоксид ти-

тана, стабилизирующее действие, удельное количество частиц, среднестатистический диаметр. 

 

При разработке наполненных лакокрасочных материалов необходимо обеспечить агрегативную 

и  седиментационную  устойчивость,  что  предотвращает  образование  плотного  пигментного  осадка 

при хранении эмали или краски. В связи с этим огромный практический интерес представляют ди-

фильные  соединения,  играющие  роль  поверхностно-активных  веществ  (ПАВ)  стабилизирующего 

действия. При этом эффективность свойств ПАВ определяется структурой и длиной углеводородного 

радикала, а также природой и содержанием полярных групп [1–2]. 

В настоящей работе приведены и обсуждены экспериментальные исследования влияния органи-

ческого аминопроизводного на седиментационную устойчивость дисперсий диоксида титана. 

Объекты исследования 

Объектом  исследования  являлось  органическое  аминопроизводное — смесь  первичных  и  вто-

ричных аминов класса АС (молекулярная масса — 283 а.е.м.; аминное число (мг НСl/г) — 30), синте-

зированная лабораторией ФХМИ СКГУ [3]. 

Структура аминосодержащего аддитива (АС): R'–NH

2

 и R'–NH–R", где R' — бутил; R" — 2-этил-

2-гексенил (в отношении 1:3). 

В качестве растворителя использовали уайт-спирит (ГОСТ 3134–78) — смесь жидких алифати-

ческих и ароматических углеводородов, полученную прямой перегонкой нефти (плотность 0,790 г/см

з

 

(при 20 ºС),  массовая  доля  ароматических  углеводородов  не  более 16 %,  содержание  механических 

примесей и воды отсутствует), производитель — ТОО «Фонд-2», Казахстан. 

В качестве пигмента применялся диоксид титана марки Р-02 (ГОСТ 9804–84) рутильной формы 

(массовая доля диоксида титана рутильной формы — 95 %), производитель — ЧАО «Крымский ти-

тан», Украина. 

Методика проведения эксперимента 

Влияние  концентрации  аминосодержащего  аддитива  на  седиментационную  устойчивость  сус-

пензий диоксида титана в уайт-спирите определяли пипеточным методом. Сущность данного метода 

заключалась  в  отборе  строго  определенного  объема  оседающей  суспензии  через  различные  проме-

жутки времени на высоте h и нахождении массы твердофазных частиц в отобранной пробе. 

В опытах варьировали содержание АС (С

АС

 = 0÷0,014 моль/дм

3

 на массу пигмента), время отбо-

ра  суспензии  (τ = 10÷28800  с). Массу  диоксида  титана  в  суспензиях  задавали  постоянной — 3,86 г. 

Исследования проводили при комнатной температуре 20 ºС. 

Для более полного смачивания порошка диоксида титана и стабилизации всех равновесных ха-

рактеристик суспензию перемешивали 30 мин. 

Пробирку с суспензией закрепляли в неподвижный штатив и, через установленные промежутки 

времени,  отбирали 1,5 мл  суспензии,  опуская  пипетку  на  глубину 2/3 пробирки.  Пробу  помещали 

Серия «Химия». № 3(75)/2014

в фарфоровую чашку, доведенную

летучего растворителя. Остатки н

при 600 ºС. Далее находили массу

На основании полученных д

ментации (рис. 1). На зависимости

можно выделить два участка: пер

второй — выход кривых на насыщ

Динамика осаждения частиц 

дили графически. Для этого к пер

вали тангенс угла наклона. Скоро

 

Рисунок 1. Типичная зави

Дисперсный состав пигменти

оптическим методом по среднеста

Для измерения краевых угло

ха.  Методика  эксперимента  была

(рис. 2), подведенного под нижню

значительную глубину) в исследу

 

Рисунок 2. Краевой

Геометрические параметры п

ецируемом изображении. Значени

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0

m, г 

Исследование 

ю до постоянной массы, и выпаривали до пол

нелетучей органической части суспензии сжиг

у пигмента с точностью до 0,001 г. 

данных были построены типичные кинетичес

и седиментационного осаждения частиц пигме

рвый участок — последовательное осаждение 

щение к моменту завершения процесса осажде

пигмента характеризуется скоростью седиме

рвому прямолинейному участку проводили кас

сть (г/с) определяли по уравнению: V = tg α. 

исимость массы пигмента от времени его осаждени

ированного диоксида титана в суспензиях опр

атистическому диаметру d и удельному колич

ов смачивания использовали метод адгезирова

а  разработана  так,  чтобы  получить  изображен

юю поверхность кристалла (диоксид титана),

уемый раствор [5]. 

 

С

АС 

= 0,0035 моль/дм

3

; Т = 293 К 

й угол на границе «раствор АС – воздух – диоксид т

пузырька — высоту h и диаметр основания d

ия cos θ'

 

рассчитывали по формуле 

2

2

2

2

( / 2)

cos '

( / 2)

d

h

d

h



 



. 

2000

4000

6000

8000 

Время, с

α 

влияния органического … 

11 

лного испарения легко-

гали в муфельной печи 

кие зависимости седи-

ента изучаемых систем 

частиц пигмента ТiO

2

; 

ения. 

нтации, которую нахо-

сательную и рассчиты-

 

ия, C

ПАВ 

= 0 % 

ределяли компьютерно-

еству частиц N [4]. 

анного пузырька возду-

ние  газового  пузырька 

, погруженного (на не-

титана» 

d фиксировали на про-

А.Н.Дюрягина, К.А.Островной и др. 

12 

Вестник Карагандинского университета 

Краевой угол θ между твердой поверхностью и касательной к точке соприкосновения трех фаз 

находили, используя выражение 

 

θ = 180° – θ'. 

Результаты и их обсуждение 

В  аминосодержащих  суспензиях  диоксида  титана  в  уайт-спирите  (рис. 3)  при  увеличении  кон-

центрации АС вплоть до 0,005 моль/дм

3

 процессы седиментации уменьшаются не менее чем в 3 раза 

(в сравнении с базовым вариантом без АС). При дальнейшем повышении концентрации АС скорость 

осаждения частиц пигмента оставалась неизменной и стабилизировалась на минимальном уровне — 

0,0003 г/с. 

 

 

Рисунок 3. Зависимость скорости седиментации частиц пигмента от концентрации АС в уайт-спирите 

Установленные закономерности седиментации согласуются с характером изменения дисперсно-

го состава твердой фазы и одновременно находят объяснения с позиции дезагрегирующего и стаби-

лизирующего эффектов вводимого АС (рис. 4). 

 

 

 

а 

б 

Рисунок 4. Влияние содержания аминопроизводного на удельное количество частиц TiO

2

 (а)  

и среднестатистический диаметр частиц TiO

2

 (б) 

В тех же концентрационных пределах (С

АС 

≤ 0,0035 моль/дм

3

) фиксировали увеличение удельно-

го количества частиц TiO

2

 от 1048 до 1552–1619 и, за счет разрушения агрегатов, соответствующее 

уменьшение среднестатистического диаметра на 24 % (от 5,13 до 3,28 мкм). 

Таким образом, именно уменьшение размеров частиц пигмента и вызывало снижение скорости 

их осаждения, происходящее под действием меньшей силы тяжести. 

Расклинивающее действие АС (эффект Ребиндера) происходит в результате адсорбционного по-

нижения прочности агрегатов при показателях Г

уд 

≤ 0,00009 моль/дм

3

 (рис. 5). 

 

0

0,0003

0,0006

0,0009

0,0012

0

0,002

0,004

0,006

0,008

0,01

0,012

0,014

V,г/с

С

АС

, моль/дм

3

0

400

800

1200

1600

2000

0,000

0,002

0,004

0,006

0,008

0,010

0,012

С

AC

, моль/дм

3

N,шт

0

2

4

6

0,000

0,002

0,004

0,006

0,008

0,010

0,012

C

AC

, моль/дм

3

d

ср

,мкм

Исследование влияния органического … 

Серия «Химия». № 3(75)/2014 

13 

 

Рисунок 5. Зависимость удельной адсорбции от содержания АС в растворе 

Дальнейшее  концентрирование  ПАВ  способствовало  формированию  на  новообразованных  по-

верхностях частиц все более плотных адсорбционно-сольватных оболочек (рис. 6), которые обеспе-

чивают стабилизацию системы. Последнее подтверждает лиофилизация поверхности диоксида тита-

на  (уменьшение  значений  краевых  углов  смачивания  θ),  максимум  которой  (Δθ)  составляет 10–12° 

в области  концентраций  АС  от 0,0035 до 0,012 моль/дм

3 

(в  сравнении  с  базовым  вариантом — без 

ПАВ). 

 

 

Рисунок 6. Влияние содержания аминопроизводного в суспензии  

на величину краевого угла смачивания поверхности диоксида титана 

Таким  образом,  результаты  комплекса  физико-химических  исследований  аминопроизводного  в 

системе «уайт-спирит – диоксид титана» доказывают, что синтезированный нами АС в неполярной 

среде растворителя проявляет свойства ПАВ смачивающего, дезагрегирующего и стабилизирующего 

действий по отношению к пигментированному TiO

2

. 

 

 

Список литературы 

1  Толстая С.Н., Шабанова С.А. Применение поверхностно-активных веществ в лакокрасочной промышленности. — 

М.: Химия, 1979. — 176 с. 

2  Болатбаев  К.Н.,  Дюрягина  А.Н.,  Островной  К.А.  Модифицирование  композитов  поверхностно-активными  вещест-

вами. — Петропавловск, 2005. — 184 с. 

0

0,0001

0,0002

0,0003

0

0,002

0,004

0,006

0,008

0,01

С

АС

, моль/дм

3

Г

уд

, моль/дм

3

40

50

60

70

0

0,002

0,004

0,006

0,008

0,01

0,012

θ°

С

АС

, моль/дм

3

А.Н.Дюрягина, К.А.Островной и др. 

14 

Вестник Карагандинского университета 

3  Патент PK № 14466. Способ получения ингибитора кислотной коррозии металлов // Болатбаев К.Н., Дюрягина А.Н., 

Нурушов А.К., Корытина О.Г. — 2004. 

4  Дюрягина А.Н., Сидоренко Ю.С., Исмагамбетова Д.Н., Островной К.А., Кондратов А.А. Использование компьютер-

ных технологий при исследовании процессов дезагрегации пигментов в модифицированных дисперсных системах // Вестн. 

Караганд. ун-та. — 2013. — № 2(70). — С. 31–37. 

5  Сумм Б.Д., Горюнов Ю.В. Физико-химические основы смачивания и растекания. — М.: Химия, 1976. — 232 с. 

 

 

А.Н.Дюрягина, К.А.Островной, Ю.С.Бызова, А.А.Кондратов  

Полярсыз ерітіндідегі титан диоксидінің дисперсияның седиментациялық 

тұрақтылығына органикалық аминтуындының əсерін зерттеу 

Мақалада  аминтуындының  (АС)  уайт-спириттегі  пигменттелген  титан  диоксидінің  бөлшектерінің 

седиментациялық  тұрақтылығына  əсері  зерттелді.  АС  концентрациясын 0,005 моль/дм

3

  дейін 

көбейткеннің  өзінде  седиментация  үрдістерінің 3 еседен  кем  емес  артуы  нақтыланды.  Сол 

концентрациялық  аралықтарда  (С

АС 

≤ 0,0035  моль/дм

3

) TiO

2 

бөлшектерінің  меншікті  мөлшерінің 

1048-ден 1552–1619-ға дейін агрегаттардың бұзылуы есебінен орташа статистикалық диаметрдің 24 % 

азаюына  сəйкес  артатыны  анықталды.  Полярсыз  ерітінді  ортасында  АС  пигменттелген TiO

2

-ге 

қатысты  суландырғыштық  əрекеттер  жасайтын  беттік  белсенді  заттардың  қасиеттерін  көрсететіні 

дəлелденді. 

 

A.N.Dyuryagina, K.A.Ostrovnoy, Yu.S.Byzova, A.A.Kondratov

 

Research of organic amine derivative’s influence on sedimentation stability  

of dispersions of the titan dioxide in unpolar solvent 

Amine derivative’s (AC) influence on sedimentation stability of particles of the pigmented titan dioxide in 

white spirit is studied. It is established that at increase in concentration the AC up to 0,005 mole/dm

3

 process-

es of sedimentation decrease not less than by 3 times. It is defined that in the same concentration limits 

(С

АС 

≤ 0,0035 mole/dm

3

) the increase in specific quantity of particles of TiO

2

 from 1048 to 1552–1619 and, 

due to destruction of the units, the corresponding reduction of average diameter by 24 %. It is proved that the 

AC in the unpolar environment of solvent shows properties of surface-active substance of moistening, dis-

aggregating and stabilizing actions in relation to pigmented TiO

2

. 

 

 

References 

1  Tolstaya S.N., Shabanova S.A. Primenenie poverhnostno-aktivnyh veshhestv v lakokrasochnoj promyshlennosti, Moscow: 

Khimiya, 1979, 176 p. 

2  Bolatbaev K.N., Dyuryagina A.N., Ostrovnoy K.A. Modificirovanie kompozitov poverhnostno-aktivnymi veshhestvami, 

Petropavlovsk, 2005, 184 p. 

3  Bolatbaev K.N., Dyuryagina A.N., Nurushov A.K., Korytina O.G. Patent RK № 14466. Sposob polucheniya ingibitora 

kislotnoy korrozii metallov, 2004. 

4  Dyuryagina A.N., Sidorenko Yu.S., Ismagambetova D.N., Ostrovnoy K.A., Kondratov A.A. Vestnik Karagandinskogo 

universiteta, 2013, 2(70), p. 31–37. 

5  Summ B.D., Goryunov Yu.V. Fiziko-himicheskie osnovy smachivanija i rastekaniya, Moscow: Khimiya, 1976, 232 p. 

 

 

Серия «Химия». № 3(75)/2014 

15 

ƏОЖ 541.138:0.88 +546.719 

К.С.Ыбышев

1

, Б.Ш.Сəрсембаев

2 

1

Ж.Н.Əбішев атындағы Химия-металлургия институты, Қарағанды; 

2

Қазтұтынуодағы Қарағанды экономикалық университеті 

(Е-mail: bolat_s@mail.ru) 

жүктеу/скачать 4,74 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: