Влияние наночастиц с полимерной оболочкой на реологические свойства мицеллярных цепей катионного ПАВ Курсовая работа студентки 4 курса Карабельской О.А. Научный руководитель: д.ф.-м.н., профессор Филиппова О.Е.

Самоорганизация поверхностно - активного вещества (ПАВ) + ПАВ образует мицеллы, чтобы уменьшить контакт гидрофобных частей с растворителем – гидрофильные части отталкиваются друг от друга, препятствуя агрегации

Формы агрегации ПАВ RlRl v a Форма мицелл зависит от : х имического строения молекулы ПАВ взаимодействия с соседними молекулами ПАВ а

Образование цилиндрических мицелл ПАВ KCl 1)При добавлении соли происходит переход от сферических к длинным цилиндрическим мицеллам. 2)Цилиндрические мицеллы образуют сетку топологических зацеплений, придавая раствору вязкоупругие свойства.

Влияние полимера на реологию водного раствора ПАВ (ЭГАХ) Добавление полимера приводит к увеличению вязкости на 4 порядка. Это происходит за счет образования общей сетки из полимера и цилиндрических мицелл ПАВ.

Влияние наночастиц на вязкость водных растворов ПАВ Цилиндрические мицеллы состоят из торцевых полусферических частей и центральной стержнеобразной. Мицеллы стремятся уменьшить энергию концов и адсорбируются на поверхности наночатиц.

Цель работы Изучение влияния наночастиц (Fe 3 O 4 ), покрытых полимерной оболочкой, на реологические свойства растворов ПАВ.

Объекты исследования катионное ПАВ – хлорид эруцил-бис-(гидроксиэтил) метиламмония (ЭХАГ) Наночастицы, покрытые полимерной оболочкой гидрофобно модифицированного полиакриламида (ГМ ПАА). Fe 3 O 4 d=310 нм

К образцу прикладывается переменное напряжение и регистрируется его деформация Комплексный модуль упругости G*=G'+iG, где G – модуль накоплений, G – модуль потерь. Комплексная вязкость *: Реологический метод Статический режим Динамический режим Режимы реологических измерений. Ячейка конус- плоскость Измерительная ячейка

Получение наночастиц с полимерной оболочкой + Fe 3 O 4 (d=310 нм) Полимеризацию проводили при ºС в течение 3,5 часов в токе аргона.

Фазовая диаграмма системы ПАВ/полимер/наночастицы Определена область совместимости системы. Дальнейшие исследования проводились с гомогенными растворами.

Вязкость раствора ПАВ Вязкость растворов ПАВ превосходит вязкость воды на 5 порядков. [ЭГАХ]=1,5 вес. % Растворитель: 3,26 вес. %-ный раствор KCl в воде.

Вязкоупругие свойства ЭГАХ G( ω ) и G( ω ) хорошо описываются моделью Максвелла. Система имеет одно время релаксации τ=160 с, модуль упругости G 0 =3,7 Па. Модель Максвелла

Влияние наночастиц с полимером на вязкость растворов ПАВ Добавление наночастиц, покрытых полимерной оболочкой, увеличивает вязкость раствора более, чем в 5 раз. [ЭГАХ]=1,5 вес. %, [наночастицы с полимером]=0,18 вес. % Растворитель: 3,26 вес. %-ный раствор KCl в воде.

Влияние наночастиц с полимером на вязкоупругие свойства ПАВ После добавления наночастиц с полимером модуль упругости G 0 увеличился более, чем в 1,5 раза. Диапазон, где G>G увеличился, следовательно, релаксационные процессы замедлились.

Выводы Получены наночастицы магнетита, покрытые полимерной оболочкой из ГМ полиакриламида, путем синтеза полимера в присутствии наночастиц. Получена фазовая диаграмма системы ЭГАХ/наночастицы с полимерной оболочкой/KCl. Определена область совместимости компонентов. Показано, что добавление небольшого количества наночастиц с полимерной оболочкой (0,18 вес. %) в водный раствор ПАВ приводит к повышению вязкости и модуля упругости системы. Это можно объяснить образованием дополнительных сшивок в результате встраивания наночастиц в сетку из цилиндрических мицелл ПАВ.