Молодежная научная весна 20. Часть 4

мендаций возможного применения в качестве водоотделителя в нефтедобывающей промышленности перспективно рассматривать полимерную систему, содержащую на 100 мл воды 5 г ПАА и 2 г ПВС.

Список литературы

1.Байбурдов Т. А., Шиповская А. Б. Синтез, физико-химические свойства полимеров акриламида: учеб. пособие. Саратов: Саратовский источник, 2019. С. 44.

2.Кленин В. И., Федусенко И. В. Фазовый анализ системы ПА- А-вода. Саратов: Изд-во Саратов. ун-та, 2006. С. 1–7.

3.Кленин В. И., Щеголев С. Ю., Лаврушин В. И. Характеристические функции светорассеяния дисперсных систем. Саратов: Изд-во Са-

ратов. ун-та, 1977. 177 с.

4.Инфракрасная спектроскопия органических и природных соединений: учеб. пособие / А. В. Васильев и [др.]. СПб: СПбГЛТА, 2007. 54 с.

5.Липатов Ю. С. Коллоидная химия полимеров. Киев: Наук. дум-

ка, 1984. С. 279.

Научный руководитель ‒ О. Н. Дабижа, канд. хим. наук, доцент, доцент кафедры химии Забайкальского государственного университета.

А. А. Борзенко,

магистрант гр. ХИМ(м)-18, энергетический факультет ЗабГУ

Композиты на основе кварца и желатина

Изучение структурообразования наполненных желатиновых пленок является актуальным вопросом в связи с широким спектром применения данных материалов и возможностью управления их свойствами. Как известно [1], введение дисперсного наполнителя приведет к образованию рыхлой пространственной сетки в структуре желатина и изменению его свойств.

Цель исследования – изучение структурообразования пленочных композиций и студней на основе желатина, наполненного кварцем.

В соответствии с целью поставлены и решены следующие задачи: подбор оптимальных условий для получения пленочных

141

композиций на основе желатина; анализ микроструктуры композиций методом оптической микроскопии; исследование кинетикинабуханияисходныхикомпозитныхполимерныхгелейвводе

ифизиологическом растворе; определение температуры плавления студней; изучение термоустойчивости полученных пленок методом дифференциального термогравиметрического анализа.

Для получения объектов исследования в качестве матрицы выбран желатин пищевой (ГОСТ 11293-89), что обусловлено его растворимостью в воде, возможностью формирования тонких пленок, а также широким спектром использования [2]. Для модификации применяли минеральный дисперсный наполнитель – кварц Каменско-Черновского месторождения (фракция с размером частиц r £ 71 мкм). Микрокристаллический кварц характеризуется высокой белизной, минимальным содержанием примесей, меньшей образованностью по сравнению с другими видами SiO2

ихорошей диспергируемостью в полимере, а также возможностью высокой степени наполнения. Исходные материалы отличаются также доступностью, относительной дешевизной и экологической безопасностью [3]. Синтезированы 12 образцов в виде студней и полимерных пленок, которые получали методом полива на стеклянных подложках. Наименования образцов, содержание (w) желатина (Ж) и кварца (КВ) в приведены в таблице.

Морфологию пленок исследовали методом оптической микроскопии с помощью микроскопа МБС-9, общее увеличение

98´.

Температуру плавления (Тпл) студней определяли методом «падающего шарика» [4]. Измеряли температуру, при которой шарик, проходя через слой плавящегося студня, падал на дно пробирки.

142

Набухание в воде и в физиологическом растворе в течение 24 часов изучали методом «чайного пакетика» [4]. Массу нейлоновых пакетиков с образцами студней контролировали гравиметрическим методом. Величину степени набухания (a) рассчитывали как отношение массы поглощенной студнем жидкости к его исходной массе.

Термический анализ плёночных образцов проводили синхронным термоанализатором STA449F1 (фирма NETZSCH, Германия) в температурном интервале от 30 до 800 оС в платиновых тиглях в динамической атмосфере аргона со скоростью нагрева

20 оС/мин.

На рис. 1 представлены оптические изображения наполненных кварцем желатиновых пленок.

Рис. 1. Оптические изображения кварц-желатиновых пленок

143

Выявлено, что чем больше концентрация желатина, тем лучше матрица захватывает частицы кварца в структуру плёнки, при этом происходит ее уплотнение и утолщение. С увеличениемсодержаниянаполнителяот0,1до0,4образцыстановятсяменее хрупкими и более прочными.

Стабильность студней в воде и физиологическом растворе оценивалиспомощьюзависимостистепенинабуханияотвремени (рис. 2). Найдено, что наибольшую способность к набуханию в воде имеет студень 10–0,4, а наименьшую – 2,5–0,1 (рис. 2а). Следовательно, способность к набуханию в воде возрастает с увеличением концентрации желатина и содержания в нем минерального наполнителя.

аб

Рис. 2. Зависимость степени набухания образцов от времени в воде (а) и в физиологическом растворе (б)

При набухании в физиологическом растворе (рис. 2б) студни с концентрацией желатина 2.5 и 5 % растворяются. Способность набухать без растворения имеет студень 10–0,4,что объясняется формированием в нем структурного каркаса из высокодисперсных частиц кварца.

Из рисунка 3 легко увидеть, что температуры плавления (Тпл) образцов повышаются при увеличении концентрации жела-

тина и кварца: 2.5 (42–51 оС), 5(45–59 оС), 10 (47–68 оС). Самую высокую температуру плавления – 68 оС имеет образец 10–0,4.

144

Рис. 3. Гистограмма сравнения температур плавления образцов

Исследование термической устойчивости проводили на пленках, полученных из 10 % раствора желатина и наполненной самой высокой концентрацией кварца – 0,4 % (образцы 10 и 10– 0,4). Кривая нагревания желатина (10) имеет максимумы незначительный при 334 и интенсивный при 567 ºС, отражающие экзотермическиеэффекты,связанныесокислениемсоставляющих органических макромолекул (рис. 4.).

Растянутый эндоэффект при 128 оС у кварц-желатиновой пленки 10–0,4 обусловлен чрезвычайно медленной отдачей сорбционной воды. Следовательно, имеется связанная структура с участием молекул Н2О. Характерный полиморфное превращение a- в b- модификацию кварца при 575 ºС не выявлено, однако имеется небольшой эндоэффект при 534 ºС. Результаты термогравиметрического анализа приведены на рис. 5. Потери массы чистого желатина при нагревании можно условно разде-

лить на три стадии: 30–230; 230–460 и 460–585 °C. Процесс резкого уменьшения веса происходит при температуре более 230 °С, что совпадает с переходом желатина в вязкотекучее состояние [5].

Кривая потери массы кварц-желатинового композита имеет четко выраженные две ступени, при этом остаточная масса составляет 17,7 % при 796 ºС.

145

Рис. 4. Кривые ДСК для желатиновой и кварц-желатиновой пленок

Рис. 5. Термогравиметрические кривые кварц-желатиновой (10–0,4) и желатиновой пленок

146

Из проделанной работы можно сделать следующие выводы. Получены студни и полимерные пленки на основе 2,5–10 % водных растворов желатина пищевого и 0,1–0,4 мас. % кварца фракции не более 71 мкм. Оптической микроскопией выявлено, что с повышением концентрация желатина частицы кварца лучше смачиваются, происходит уплотнение и утолщение полимер-

ных пленок.

Показано,чтонаибольшуюспособностькнабуханиювводе имеет студень 10 % желатина с наполнением 0,4 % кварца. Этот образец является наиболее устойчивым в физиологическом растворе и способным набухать без растворения.

Температуры плавления образцов повышаются при увеличении концентрации кварца в желатиновой матрице. Найдено, что самая высокая температура плавления (68 ºС) наблюдается в композите с концентрацией желатина и кварца равной 10 и 0,4 % соответственно.

Методомдифференциальнойсканирующей калориметриии термогравиметрии подтверждено формирование дополнительной усиливающей пространственной сетки у участием молекул водыидисперсногокварцаприконцентрациижелатинаикварца 10 и 0,4 % соответственно.

Список литературы

1.Плёночные композиции на основе желатина, структурированныеразличнымиспособами/Л. А. Бокерия,С. П. Новикова,О. Л. Бокерия, В. И. Костров и др. // Бюллетень НЦССХ им. А. Н.  Бакулева РАМН. 2014. Т. 15. № 4. С. 60–72.

2.Пищевая химия. Добавки: учеб. пособие для вузов / Л. В. Донченко, Н. В. Сокол, Е. В. Щербакова, Е. А. Красноселова; отв. ред. Л. В. Донченко. М.: Юрайт, 2018. 223 с.

3.Термо- и фотоокисление биодеструктируемых композиций на основе полиэтилена и природных наполнителей / Ю.К Луканина, Н. Н.  Колесникова, А. В.  Хватов, А. В.  Королева и др. // Пластические массы. 2007. № 5. С. 40–41.

4.Дабижа О. Н. Коновалова Н. А. Практикум по химии высокомолекулярных соединений: учеб. пособие. Чита: ЗабИЖТ, 2014. 188 с.

5.Тертых В. А.,Янишпольский В. В. Иммобилизованныенакремнеземах ферменты и их применение // Медицинская химия и клиническое применение диоксида кремния / под ред. А. А.  Чуйко. Киев: Наук. думка, 2003. 416 с.

Научный руководитель ‒ О. Н. Дабижа, канд. хим. наук, доцент, доцент кафедрыхимииЗабайкальскогогосударственногоуниверситета.

147

К. А. Макарова,

магистрант гр. Химм-18, энергетический факультет ЗабГУ

Получение устойчивых гидрозолей цинка и композитов на их основе

Синтезновыхвеществ,материаловикомпозитовсзаданными свойствами в настоящее время является актуальной междисциплинарной задачей химии, материаловедения и нанотехнологий. На сегодняшний день получено большое количество таких соединений и интерес не ослабевает, особенно в области создания смешанных композиций, имеющих более широкие области применения, благодаря синергетическому эффекту составных компонентов.

Перспективными, в частности, являются кислородсодержащие соединения цинка, которые могут служить основой для оптоэлектроники, люминофоров, катализаторов, высокомолекулярных соединений, стекла, керамических изделий, красок. Кроме того, соединения цинка проявляют биоцидную активность, что, безусловно, востребовано биомедицинскими отраслями и в программах борьбы с биологической коррозией конструкционных материалов, архитектурных памятников и т. п. Получение дисперсий оксида цинка, его смешанных композиций из различных прекурсоров – актуальная проблема, решение которой, открывает возможности для создания новых композитов с уникальными свойствами [1–3].

Гиалуроновая кислота – это природный полисахарид, обладающий антимикробным, регенерирующим действиями, поэтому она входит в состав препаратов для терапии поражений кожи. Создание композиционных материалов на основе соединений цинка и гиалуроната позволит увеличить терапевтическую широту, потенцировать в некоторых случаях фармакологический эффект, расширить возможности применения лекарственных и косметических веществ [4–5].

Цель работы – получение агрегативно устойчивых гидрозолей цинка и создание композитов на их основе с гиалуроновой кислотой.

Дляразработкиметодикисинтезагидрозолейцинкаиспользовали данные исследований, описанных в работах А. А. Кузов-

148

ковой [2], И. Н. Марченко [3]. Композиции на основе созданных цинксодержащих гидрозолей и гиалуроновой кислоты получали согласно методам, представленным в публикациях М. В. Черногорцевой [4], Н. Н. Чудиновой [5]. Используемые реактивы очистке не подвергались, имели класс «ч.».

Методика получения гидрозолей Zn включала следующие этапы:

1)Гидролиз соответствующих солей металла с образовани-

ем нерастворимого Zn(OH)2 – в химические стаканы с растворами ZnCl2, Zn(CH3COO)2, Zn(NO3)2 соответственно капельно вносили NH3*H2O (концентрированный раствор) до соотношения концентраций гидроксид-ионов и катионов цинка 2:1 (по мольным долям);

2)Диспергирование белого осадка Zn(OH)2 вдистиллированной воде (после операций фильтрования, промывания H2Odist до постоянныхзначенийрН)инагреваниедокипенияобразовавшей-

ся суспензии, в результате чего Zn(OH)2 самопроизвольно переходит в ZnO (реакция разложения, побочный продукт – H2O).

3)Пептизация осадка путем добавления раствора Zn(NO3)2 (0,1 М) и охлаждение до комнатной температуры.

Использование подобной схемы синтеза позволяет получить гидрозоли Zn с относительно высокой агрегативной, седиментационной, фазовой устойчивостью, которые сохраняют длительное время свои молекулярно-кинетические и структур- но-механические свойства.

Создание модельных композиций на основе гидрозоля цин- каигиалуроновойкислоты(ActiveHyalu3,5 %,Q-Lab)проводи- ли при 25 0С путем смешивания прекурсоров с равными объёмами, при концентрациях 1, 2 и 4 масс. % водных растворов. Смесь гомогенизировали в течение 20 минут до фиксирования стабильного рН. Полученный композит состоит из непрерывной матрицы гиалуроната, дисперсного наполнителя ZnO и представляет собой однородную устойчивую гелеобразную систему.

Дальнейший план исследования включает изучение структуры и физико-химических свойств синтезированных соединений, их биологической активности и безопасности, так как создание и практическое применение подобных материалов возможно только на основе знаний их коллоидно-химических свойств.

149

Список литературы

1.Калмыков А. Г. Коллоидно-химические основы золь-гель метода получения мембран со слоями CuO и ZnO: автореф. дис. … хим.

техн. наук: 02.00.11. М.: РХТУ, 2013. 18 с.

2.Кузовкова А. А. Синтез и коллоидно-химические свойства гидрозолей оксида цинка: автореф. дис. … хим. техн. наук: 02.00.11. М.:

РХТУ, 2013. 18 с.

3.Марченко И. Н. Синтез и коллоидно-химические свойства гидрозолей бемита и смешанных дисперсий AlOOH–ZnO: дис. … канд.

техн. наук: 02.00.11. М.: РХТУ, 2017. 114 с.

4.Черногорцева М. В. Разработка полимерных материалов меди- ко-биологического назначения на основе гиалуроновой кислоты и ее комплексов с хитозаном: дис. … канд. техн. наук: 05.17.06. М.: РГУ им. А. Н. Косыгина, 2019. 150 с.

5.Чудинова Н. Н. Синтез и коллоидно-химические характеристики косметических эмульсий, стабилизированных смесями ПАВ: дис. …

хим. техн. наук: 02.00.11. М.: РХТУ, 2014. 133 с.

Научный руководитель – Н. С. Кузнецова, канд. биол. наук, доцент кафедры химии Забайкальского государственного университета.

Д. А. Романов,

студент гр. ТК-16, энергетического факультета ЗабГУ

Проектирование телевизионной студии ЗабГУ в целях производства медиаконтента

телевизионного канала Энергетический факультет ЗабГУ «Наука и образование»

Большинство людей смотрит телевизионные каналы, но это в основном развлекательные каналы. Есть много образовательных программ, но нет ориентированных. Данный канал поможет находясь дома, особенно в условиях карантина это сейчас необходимо, постоянно развиваться, чем и поможет телевизионный канал «Наука и образование».

Ключевые слова: телевизионная студия, устройства коммутации, участники съемки, вещательный сервер, программно-ап- паратный комплекс.

150