1 ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет» Химический факультет Кафедра высокомолекулярных соединений и общей химической технологии Зиганшина Фания Буляковна ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С НАНОДИСПЕРСНЫМ ПОЛИЭТИЛЕНОМ В КАЧЕСТВЕ СВЯЗУЮЩЕГО Научный руководитель: к. х. н. , доцент Базунова М. В.
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С НАНОДИСПЕРСНЫМ ПОЛИЭТИЛЕНОМ В КАЧЕСТВЕ СВЯЗУЮЩЕГО Компоненты композиции 1. Порошок полиэтилена низкой плотности (ПЭНП), полученный высокотемпературнымсдвиговым измельчением (размеры частиц 80 -150 нм); 2. Активированное углеродное волокно (АУВ) (размеры частиц 5 -50 мкм, удельная поверхность до 2, 2 м 2/г); 3. Порошковая целлюлоза (ЦЗ) с размерами частиц менее 170 мкм; 4. Активированный уголь марки БАУ-А Электронная микроскопия диспергированного ПЭНП 2
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С НАНОДИСПЕРСНЫМ ПОЛИЭТИЛЕНОМ В КАЧЕСТВЕ СВЯЗУЮЩЕГО ЦЕЛЬ РАБОТЫ: разработка способов получения и изучение сорбционных свойств композитов на основе смесей порошков нанодисперсного полиэтилена низкой плотности, целлюлозы, активированного углеродного волокна и активированного угля 3
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С НАНОДИСПЕРСНЫМ ПОЛИЭТИЛЕНОМ В КАЧЕСТВЕ СВЯЗУЮЩЕГО Задачи: 1. Определить размеры, дисперсность и поверхностные свойства частиц порошка ПЭНП, полученного методом высокотемпературного сдвигового измельчения (ВТСИ) 2. Провести подбор условий формования и исследовать свойства формованных сорбентов на основе смесей порошков ПЭНП, АУВ, ЦЗ и активированного угля. 4
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С НАНОДИСПЕРСНЫМ ПОЛИЭТИЛЕНОМ В КАЧЕСТВЕ СВЯЗУЮЩЕГО 5 Условия формования: термобарическое прессование при давлении 127 к. Па и температуре 115 0 С. Таблица 2. Зависимость коэффициента водопоглощения (К) композитов на основе смеси ПЭНП/ЦЗ состава 20/80 масс. % от температуры прессования t, ºC K, % 110 115 120 125 130 135 140 145 180 182 177 168 169 165 149
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С НАНОДИСПЕРСНЫМ ПОЛИЭТИЛЕНОМ В КАЧЕСТВЕ СВЯЗУЮЩЕГО Рисунок 1. Статическая емкость сорбентов А (см 3/г) по парам бензола, 20 0 С 0. 6 0. 5 А, см 3/г 0. 4 0. 3 0. 2 0. 1 0 1 2 3 4 5 образец 1 -нанодисперсный ПЭНП; 2 -сформованная смесь ПЭНП/АУВ состава 20/80 мас. % 3 -сформованная смесь ПЭНП/АУВ /ЦЗ состава 20/60/20 мас. %; 4 -сформованная смесь ПЭНП/АУВ /АУ состава 20/60/20 мас. %; 5 -порошок АУВ; 6 -порошок АУ 6 6
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С НАНОДИСПЕРСНЫМ ПОЛИЭТИЛЕНОМ В КАЧЕСТВЕ СВЯЗУЮЩЕГО Рисунок 2. Статическая емкость сорбентов А (см 3/г) по парам н-гептана , 20 0 С: 1 -нанодисперсный ПЭНП; 2 -сформованная смесь ПЭНП/АУВ /ЦЗ состава 20/60/20 мас. %; 3 -сформованная механическая смесь ПЭНП/АУВ /АУ состава 20/60/20 мас. %; 4 -порошок ГЦЗ; 5 -порошок АУ 7
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С НАНОДИСПЕРСНЫМ ПОЛИЭТИЛЕНОМ В КАЧЕСТВЕ СВЯЗУЮЩЕГО Рисунок 3. Статическая емкость сорбентов А (см 3/г) по парам ацетона, 20 0 С: 1 -нанодисперсный ПЭНП; 2 -сформованная смесь ПЭНП/АУВ /ЦЗ состава 20/60/20 мас. %; 3 -сформованная механическая смесь ПЭНП/АУВ /АУ состава 20/60/20 мас. %; 4 -порошок АУВ; 5 -порошок АУ 8
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С НАНОДИСПЕРСНЫМ ПОЛИЭТИЛЕНОМ В КАЧЕСТВЕ СВЯЗУЮЩЕГО Рисунок 4. Статическая емкость сорбентов А (см 3/г) по парам воды, 20 0 С: 1 -нанодисперсный ПЭНП; 2 -сформованная смесь ПЭНП/АУВ /ЦЗ состава 20/60/20 мас. %; 3 -сформованная механическая смесь ПЭНП/АУВ /АУ состава 20/60/20 мас. %; 4 -порошок АУВ 9
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С НАНОДИСПЕРСНЫМ ПОЛИЭТИЛЕНОМ В КАЧЕСТВЕ СВЯЗУЮЩЕГО Таблица 3. Сорбционная способность композиций к поглощению веществ белковой природы (альбумина), температура 200 С Состав композиции, % мас. ∆С, % 20/80/0/0 20/80 20/60/0/20 ПЭНП/АУВ ПЭНП/АУ/ЦЗ ПЭНП/АУ -46 -26 -15 Содержание белка = 1, 45·А 280 – 0, 74 · А 260, (мг/мл) • где А 280 – оптическая плотность раствора при 280 нм; • А 260 - оптическая плотность раствора при 260 нм. Сывороточный альбумин - макромолекула с размерами 40 на 140 ангстрем, состоящую из 607 аминокислотных остатков 10
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С НАНОДИСПЕРСНЫМ ПОЛИЭТИЛЕНОМ В КАЧЕСТВЕ СВЯЗУЮЩЕГО 11 ВЫВОДЫ 1. Формованные смеси ПЭНП/АУВ /АУ состава 20/60/20 % мас. и ПЭНП/АУВ состава 20/80 % мас. обладают сорбционной ёмкостью по парам бензола, равной 0, 46 см 3/г и 0, 54 см 3/г соответственно, что превышает ёмкость активированного угля, а ёмкость тех же сорбентов по парам ацетона, составляющая 0, 28 см 3/г, существенно ниже, чем у углеродных материалов. Следовательно, исследованные композиты селективно поглощают бензол и могут использоваться для разделения и очистки смесей паров летучих жидкостей различной природы. 2. Формованные композиты на основе ультрадисперсных порошков ПЭНП/АУВ состава 20/80 % мас. и ПЭНП/АУ/ЦЗ состава 20/60/20 % мас. понижают концентрацию альбумина в модельном растворе соответственно на 46 и 26 %, что свидетельствует об их белковосвязывающей активности. Эти факты позволяют рекомендовать данные образцы для использования в качестве энтеросорбентов и для очистки сточных вод от токсикантов белковой природы.
12 Список публикаций 1. Зиганшина Ф. Б. , Акбашева Э. Ф. Формованные композиты на основе ультрадисперсных полиэтилена, целлюлозы и углеродных материалов в качестве энтеросорбентов. Материалы VIII Республиканской конференции молодых учёных «Научное и экологическое обеспечение современных технологий» . Уфа: УГАЭС, 2011, с. 54 -55 2. Зиганшина Ф. Б. , Акбашева Э. Ф. , Базунова М. В. Композиты на основе ультрадисперсных полиэтилена, целлюлозы и углеродных материалов в качестве энтеросорбентов. Тезисы докладов I Республиканской конференции молодых учёных «Химия в интересах человека» в рамках Первого международного форума «Большая химия» , 26 -27 мая 2011 г. , Уфа: Принт+, 2011, С. 59 -60 3. Зиганшина Ф. Б. Порошково-полимерные технологии в создании сорбционно-активных нанокомпозитов. Сборник научных работ победителей конкурса «Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ студентов и аспирантов в области химических наук и наук о материалах в рамках Всероссийского фестиваля науки» . Казань, 2011 г, с. 160 -178 4. Зиганшина Ф. Б. , Акбашева Э. Ф. Полимерные композиты на основе ультрадисперсных полиэтена и гидратцеллюлозы. Тезисы докладов Международной школы-конференции для студентов, аспирантов, и молодых ученых «Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании» . Уфа: Баш. ГУ, 2011 г. , с. 148 5. Базунова М. В. , Зиганшина Ф. Б. , Акбашева. Э. Ф. Сорбционно-активные полимерные композиты с нанодисперсным полиэтиленом в качестве связующего. Сборник научных статей VIII Международной научно-технической конференции 7 декабря 2011 г. «Инновации и перспективы сервиса» . Уфа: УГАЭС, 2011 г.
13 Автор благодарит к. х. н. , доцента Валинурову Э. Р. за предоставленные образцы активированного углеродного волокна
14 Спасибо за внимание
Скачать презентацию 1 ФГБОУ ВПО Башкирский государственный университет Химический факультет
Диплом Фании.ppt