Адсорбция из ксилола дефлоккулянта IVP-332 (модифицированного фталоцианина меди) на образцах технического углерода

На образцах технического углерода, применяемого в отечественной лакокрасочной промышленности, была исследована адсорбция из растворов в о-ксилоле добавки IVP-332, представляющей собой дефлоккулирующий агент, предназначенный для получения неводных пигментных паст на основе технического углерода. Добавка IVP-332 представляет собой модифицированный фталоцианин меди — тетраазопорфирин, полученный за счет обменной реакции дисульфокислоты фталоцианина меди и четвертичной соли диметилдигептиламмоний хлорида с молекулярной массой 1774.

Определены электронные спектры добавки IVP-332 в о-ксилоле и равновесная концентрация добавки после адсорбции спектрофотометрическим методом. Адсорбентами служили различные образцы технического углерода: сажа канальная К-354, сажи печные П-803 и П-234, а также техуглерод 2429 G с удельной поверхностью S соответственно 150, 250, 110 и 187 м²/г.

Экспериментальные изотермы адсорбции имеют вогнутую форму, что указывает на то, что наряду с растворенным веществом на всех исследованных сажах имеет место сильная конкурирующая адсорбция растворителя.

Адсорбция добавки IVP-332 носит кооперативный характер. Притяжение молекул друг к другу сильнее их притяжения к адсорбенту. Стенки пор обрастают полимолекулярным слоем, который утолщается до тех пор, пока не сольется со слоем на противоположной стенке поры. Происходит заполнение микропор, а не капиллярная конденсация.

Наибольшая величина адсорбции наблюдается в случае саж 2429 G и К-354, в то же время сажа П-803 с наибольшим значением S по адсорбционной способности уступает им и практически соответствует саже П-234 с самой малой величиной S. Это указывает на наличие узких пор, не доступных для молекул адсорбата, и на то, что измеренная величина адсорбции соответствует только доступной части адсорбента.

Влияние пористости на величину адсорбции особенно хорошо видно из абсолютных изотерм адсорбции (отнесенных на 1 м² поверхности). В этом случае наименьшая адсорбция наблюдается для сажи 2429 G и особенно П-803 с наибольшим значением S.

Определены величина эффективной площадки (А_m), занимаемой адсорбированной молекулой дефлоккулянта в адсорбированном монослое, и его толщина. Высокие значения А_m и малые толщины монослоев указывают на недоступность большого количества пор исследованных саж для молекул дефлоккулянта IVP-332 и на близкое к горизонтальному расположение адсорбированных молекул в этих порах. Слабая адсорбционная способность дефлоккулянта объясняется как слабым дисперсионным взаимодействием с поверхностью, обусловленным наличием в ароматической молекуле фталоцианина меди расширенной системы π-электронного сопряжения, так и конкурирующей адсорбцией растворителя.

1. Коничев М.А., Аристов Б.Г., Смрчек В.А., Киенская К.И. Адсорбция олигомеров с различными функциональными группами из растворов в о-ксилоле на образцах технического углерода // Лакокрасочные материалы и их применение. 2024. № 4. С. 38–46.

2. Аристов Б.Г., Смрчек В.А., Коничев М.А. Новые добавки для улучшения свойств эмалей и красок // Лакокрасочные материалы и их применение. 2007. № 1–2. С. 81–85.

3. Коничев М.А., Смрчек В.А., Кутасевич А.В., Колдаева Т.Ю., Киенская К.И., Перевалов В.П. Исследование адсорбционной способности добавок для лакокрасочных материалов спектрофотометрическим методом // Лакокрасочные материалы и их применение. 2023. № 4. С. 33-41

4. Giies C.H., MacEwan T.H., Nakhwa S.N., Smith D. // J. Chem. 1960. Р. 3973.

5. Рудой В.М., Аристов Б.Г., Сарынина Н.Г., Смрчек В.А., Чекалин М.А., Огарев В.А. Влияние модифицирующих добавок на энергетику поверхности фталоцианина меди // Журнал физической химии. 1983. № 9. С. 2279–2282.

6. Дубинина Т.В. Фталоцианины с расширенной системой π-электронного сопряжения: Автореф. дисс. … канд. хим. наук. М.: МГУ, 2012.

7. Вильнер С.Г. Регулирование агрегативной устойчивости органических пигментов поверхностно-активными красителями: Автореф. дисс. … канд. хим. наук. М.: РХТУ, 1990.

8. Каверинский В.С. Проблемы диспергирования пигментов и их решение // Лакокрасочные материалы и их применение. 2024. № 4. С. 10–17.