lkmipЛакокрасочные материалы и их применениеRussian Coatings Journal0130-9013Paint-Media LLClkmip-94Research ArticleФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯPHYSICO-CHEMICAL RESEARCHАдсорбция олигомеров с различными функциональными группами из растворов в ксилоле на образцах технического углеродаAdsorption of oligomers with different functional groups from solutions in xylene on carbon black samplesКоничевМ. А.KonishchevM. A.

к.х.н.

Candidate of Chem. Sci.

АристовБ. Г.AristovB. G.

к.х.н.

Candidate of Chem. Sci.

СмрчекВ. А.SmrchekV. A.

к.х.н

Candidate of Chem. Sci.

КиенскаяК. И.KienskayaK. I.

к.х.н.

Candidate of Chem. Sci.

ООО «Торговый дом “Индлак”»РоссияOOO «Indlak Trading House»Russian FederationРХТУ им. Д.И. МенделееваРоссияD.I. Mendeleev Russian Technical Technological UniversityRussian Federation202425052026043240Copyright © Paint-Media LLC, 20262026Paint-Media LLCPaint-Media LLChttps://www.lkmprim.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.lkmprim.ru/jour/article/view/94

На образцах технического углерода, применяемых в отечественной лакокрасочной промышленности, исследована адсорбция из растворов в ксилоле специальных добавок, содержащих разные функциональные группы: кислую (№ 1), основную (№ 2) и четвертичную аммонийную (№ 3).

По величине удельной поверхности S исследованные образцы делятся на мезопористые (S < 400 м2/г) и микропористые (S > 400 м2/г). Форма изотерм адсорбции исследованных мезопористых саж относится к типам IV и V по классификации Брунауэра, Эммета и Теллера, а микропористых — к типу I.

Для мезопористых саж величина адсорбции в монослое основной добавки № 2 больше, чем добавок № 1 и № 3, адсорбция которых практически не отличается. Величины адсорбции добавок № 1–3 в монослое на поверхности этих саж в 10 раз меньше, чем на поверхности TiO2. Таким образом, в случае саж адсорбция обусловлена только дисперсионными взаимодействиями. Рассчитаны площади Аm, занимаемые молекулами добавки № 2 в плотном монослое на поверхности мезопористых саж.

Определенные из экспериментальных изотерм значения Аm значительно превосходят величину Аm, рассчитанную теоретически, что объясняется высокой степенью пористости исследованных саж и недоступностью большинства пор для молекул адсорбата. Для мезопористых саж рассчитаны толщины монослоев для добавки № 2 и радиусы цилиндрических пор. Максимальная величина адсорбции соответствует завершению полимолекулярной адсорбции и заполнению пор по механизму капиллярной конденсации.

В соответствии с правилом Гурвича для мезопористых саж определен объем пор, доступных для исследованных добавок. В случае микропористых образцов величина адсорбции добавок в несколько раз больше. Однако адсорбция на единицу поверхности значительно меньше соответствующих величин для мезопористых саж с невысоким значением S, что свидетельствует о наличии большого количества мелких пор, не доступных для молекул добавок. Выпуклая форма изотерм для этих саж объясняется тем, что заполнение микропор начинается уже в области малых концентраций путем объемного заполнения без капиллярной конденсации и плато на изотермах соответствует завершению этого процесса. Предельная величина адсорбции определяется доступным объемом пористого пространства сорбента.

The adsorption of special additives containing different functional groups: acidic (No. 1), basic (No. 2) and quaternary ammonium (No. 3) from solutions in xylene was studied on carbon black samples used in the domestic coatings industry.

According to the size of the specific surface S, the studied samples are divided into mesoporous (S < 400 m2/g) and microporous (S > 400 m2/g). The shape of the adsorption isotherms of the studied mesoporous carbon black belongs to type IV and V according to the classification of Brunauer, Emmet and Teller, and microporous to type I. For mesoporous carbon black, the adsorption value in the monolayer of the main additive No. 2 is greater than additives No. 1 and No. 3, the adsorption of which practically does not differ. The adsorption values of additives No. 1, No. 2 and No. 3 in a monolayer on the surface of these carbon black are 10 times less than on the surface of TiO2. Thus, in the case of carbon black, adsorption is due only to dispersion interactions. The Аm areas occupied by the molecules of additive No. 2 in a dense monolayer on the surface of mesoporous carbon black are calculated.

The Аm values determined from the experimental isotherms significantly exceed the Аm value calculated theoretically, which is explained by the high degree of porosity of the studied carbon black and the inaccessibility of most pores to adsorbate molecules. Monolayer thicknesses for additive No. 2 and cylindrical pore radii were calculated for mesoporous carbon black. The maximum value of adsorption corresponds to the completion of polymolecular adsorption and filling of pores by the mechanism of capillary condensation.

In accordance with the Gurvich rule, the volume of pores available for the studied additives was determined for mesoporous carbon black. In the case of microporous samples, the adsorption value of additives is several times greater. However, the adsorption per surface unit is significantly less than the corresponding values for mesoporous carbon black with a low S value, which indicates the presence of a large number of small pores inaccessible to additive molecules. The convex shape of the isotherms for these carbon black samples is explained by the fact that the filling of micropores begins already in the region of low concentrations by volumetric filling without capillary condensation and the plateau on the isotherms corresponds to the completion of this process. The maximum value of adsorption is determined by the available volume of the porous space of the sorbent.

техуглеродсажафункциональная группаизотермаадсорбциямонослойкислая добавкаосновная добавкапористостьмезопористая сажамикропористая сажамикропоракапиллярная конденсацияcarbon blackfunctional groupisothermadsorptionmonolayeracidic additivebasic additiveporositymesoporous carbon blackmicroporous carbon blackmicroporecapillary condensationReferencesКоничев М.А., Смрчек В.А., Кутасевич А.В., Колдаева Т.Ю., Киенская К.И., Перевалов В.П. // Лакокрасочные материалы и их применение. 2023. № 4.Коничев М.А., Смрчек В.А., Кутасевич А.В., Колдаева Т.Ю., Киенская К.И., Перевалов В.П. // Лакокрасочные материалы и их применение. 2023. № 4.Коничев М.А., Аристов Б.Г., Смрчек В.А., Киенская К.И., Перевалов В.П. // Лакокрасочные материалы и их применение. 2023. № 9.Коничев М.А., Аристов Б.Г., Смрчек В.А., Киенская К.И., Перевалов В.П. // Лакокрасочные материалы и их применение. 2023. № 9.Brunauer S, Emmet P.H. Teller E. // J. Am. Chem. Soc. 1938. Vol. 60. P. 309.Brunauer S, Emmet P.H. Teller E. // J. Am. Chem. Soc. 1938. Vol. 60. P. 309.Kisilev A.V. Proceedings of the Second International Congress on Surface Activity. London: Butterworth, 1957. 169 р.Kisilev A.V. Proceedings of the Second International Congress on Surface Activity. London: Butterworth, 1957. 169 р.Аристов Б.Г., Карнаухов А.П., Киселев А.В. // Журнал физической химии. 1962. Т. 36. С. 1159.Аристов Б.Г., Карнаухов А.П., Киселев А.В. // Журнал физической химии. 1962. Т. 36. С. 1159.Аристов Б.Г., Давыдов В.Я., Карнаухов А.П., Киселев А.В. // Журнал физической химии 1962. Т. 36. С. 1947.Аристов Б.Г., Давыдов В.Я., Карнаухов А.П., Киселев А.В. // Журнал физической химии 1962. Т. 36. С. 1947.Дубинин М.М. // Журнал физической химии АН СССР. 1965. Т. 39.Дубинин М.М. // Журнал физической химии АН СССР. 1965. Т. 39.Дубинин М.М., Жуковская Е.Г. // Известия АН СССР. ОХН. 1958. Т. 535.Дубинин М.М., Жуковская Е.Г. // Известия АН СССР. ОХН. 1958. Т. 535.Brunauer S., Emmet P.H. // J. Am. Chem. Soc. 1937. Vol. 59. P. 1553.Brunauer S., Emmet P.H. // J. Am. Chem. Soc. 1937. Vol. 59. P. 1553.Аристов Б.Г., Киселев А.В. // Журнал физической химии АН СССР, 1964. Т. 38. С. 1077.Аристов Б.Г., Киселев А.В. // Журнал физической химии АН СССР, 1964. Т. 38. С. 1077.Гурвич Л.В. // Журнал физической химии. 1915. Т. 47. С. 805.Гурвич Л.В. // Журнал физической химии. 1915. Т. 47. С. 805.Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. М., Химия, 1982. С. 136.Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. М., Химия, 1982. С. 136.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.