Адсорбция олигомеров с различными функциональными группами из растворов в ксилоле на образцах технического углерода

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 А_m, 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.

1. 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.

2. Коничев М.А., Аристов Б.Г., Смрчек В.А., Киенская К.И., Перевалов В.П. // Лакокрасочные материалы и их применение. 2023. № 9.

3. Brunauer S, Emmet P.H. Teller E. // J. Am. Chem. Soc. 1938. Vol. 60. P. 309.

4. Kisilev A.V. Proceedings of the Second International Congress on Surface Activity. London: Butterworth, 1957. 169 р.

5. Аристов Б.Г., Карнаухов А.П., Киселев А.В. // Журнал физической химии. 1962. Т. 36. С. 1159.

6. Аристов Б.Г., Давыдов В.Я., Карнаухов А.П., Киселев А.В. // Журнал физической химии 1962. Т. 36. С. 1947.

7. Дубинин М.М. // Журнал физической химии АН СССР. 1965. Т. 39.

8. Дубинин М.М., Жуковская Е.Г. // Известия АН СССР. ОХН. 1958. Т. 535.

9. Brunauer S., Emmet P.H. // J. Am. Chem. Soc. 1937. Vol. 59. P. 1553.

10. Аристов Б.Г., Киселев А.В. // Журнал физической химии АН СССР, 1964. Т. 38. С. 1077.

11. Гурвич Л.В. // Журнал физической химии. 1915. Т. 47. С. 805.

12. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. М., Химия, 1982. С. 136.