Fine Chemical Technologies (E-Journal) / Тонкие химические технологии
Not a member yet
1367 research outputs found
Sort by
Новые поликарбонатсилоксаны на основе силоксан-N-фталимидинов
Get PDFObjectives. Polymeric carbonate siloxanes containing a siloxane-N-phthalimidine group in the chain frame are new synthetic comb-like macromolecule systems. This work aims to study the possibility of applying them in the form of film materials for heat-resistant, high-performance gas-permeable membranes.Methods. Comb-like polycarbonate siloxanes of the siloxane-containing polyether class were obtained using various polycondensation methods. i.e., by the polymer-analogous transformation of polycarbonate-allyl-N-phthalimidines, using their reaction in an alkyl hydride siloxane solution; polycondensation of N-(3-(pentamethyldisiloxane)-propyl)-3,3-bis-(4'-hydroxyphenyl)phthalimidine with diphenylolpropane bis-chloroformate in a solution using triethylamine as an acceptor of hydrochloric acid; interphase polycondensation of the above reagents in a dichloromethane aqueous alkali system. The structures of the obtained initial and polymeric compounds were confirmed by proton nuclear magnetic resonance spectroscopy and elemental analysis. All of the synthesized comb-like copolymers had good solubility in several available solvents and film formations.Results. The new comb-like polycarbonate siloxanes had high thermal stability. According to thermogravimetric analysis, the introduction of up to 20 wt % siloxane units makes it possible to increase the heat resistance of polycarbonate siloxanes by 25 °C. Concurrently, their glasstransition temperature reaches 160 °C. Copolymers of polycarbonate siloxanes in the form of films have a high tensile strength above 50 MPa and an elastic modulus of up to 2000 MPa. The permeability coefficients of gases through a copolymer of polycarbonate siloxanes in the form of a film for several gases surpass the permeability of industrial polycarbonate from diphenylolpropane and fluorine-containing siloxane polycarbonate.Conclusions. The results achieved indicate the possibility of creating new polymeric combshaped siloxane systems with a variable structure that can contribute to obtaining the properties desired from them. Combined with high selectivity gas separation, this makes it possible to use such comb-shaped polycarbonate siloxanes as film membrane materials with an increased operating temperature range.Цели. Полимерные карбонатсилоксаны, содержащие в обрамлении цепи силоксан-N-фталимидиновую группировку, являются новыми синтетическими гребнеобразными системами макромолекул. Цель работы – изучить возможность их применения в виде пленочных материалов для термостойких высокоэффективных газопроницаемых мембран.Методы. Гребнеобразные поликарбонатсилоксаны класса силоксан-содержащих полиэфиров были получены различными поликонденсационными методами: полимераналогичным превращением поликарбонат-аллил-N-фталимидинов их реакцией в растворе с алкилгидридсилоксанами; поликонденсацией N-(3-(пентаметилдисилокси)-пропил)-3,3-бис-(4'-окси-фенил)фталимидина с бис-хлорформиатом дифенилолпропана в растворе, используя триэтиламин в качестве акцептора соляной кислоты или межфазной поликонденсацией указанных реагентов в системе метиленхлорид–водная щелочь. Структуры полученных исходных и полимерных соединений были подтверждены спектроскопией ядерного магнитного резонанса 1 H и элементным анализом. Свойством всех синтезированных гребнеобразных сополимеров является их хорошая растворимость в ряде доступных растворителях и пленкообразование.Результаты. Показано, что новые гребнеобразные поликарбонатсилоксаны обладают высокой термической устойчивостью. По данным термогравиметрического анализа введение в сополимер до 20 масс. % силоксановых звеньев позволяет повысить термостойкость поликарбонатсилоксанов на 25 °C. При этом, температура стеклования их достигает 160 °C. Сополимеры поликарбонатсилоксанов в виде пленок обладают высокой прочностью на разрыв выше 50 МПа и модулем упругости до 2000 МПа. Коэффициенты проницаемости газов через coполимер поликарбонатсилоксанов в виде пленки по ряду газов превосходят проницаемость для промышленного поликарбоната из дифенилолпропана и фторсодержащего силоксанового поликарбоната.Выводы. Достигнутые результаты свидетельствуют о возможности создания новых полимерных гребнеобразных силоксановых систем с варьируемой структурой, которая способствует для них получению заданных свойств. В сочетании с высокой селективностью разделения газов это позволяет использовать новые гребнеобразные поликарбонатсилоксаны в качестве пленочных мембранных материалов с повышенным интервалом рабочих температур
Биологические функции кобальта, токсикология и обнаружение в антидопинговом контроле
Get PDFObjectives. Over the last decade, hematopoietic stimulants have grown increasingly popular in elite sports. This is supported by the growing number of high-profile doping scandals linked to their use. A group of these stimulants includes cobalt salts, which cause an increase in the oxygen capacity of the blood as well as a powerful stimulation of metabolic processes, resulting innoticeable competitive advantages. The use of cobalt salts is regulated according to the Prohibited List of the World Anti-Doping Agency (WADA). Currently, only a few works have been dedicated to solving the problem of detecting the abuse of cobalt salts in anti-doping control. Only a few laboratories have included cobalt salt determination in their methodological bases. The purpose of this review is to attract the attention of the scientific community to the toxicity of cobalt compounds, consequences of their intake, and pharmacokinetics, as well as the problems in their detection methods due to their widespread availability in the modern market and the growing number of abuse cases.Results. The main biological functions of cobalt, cellular levels of exposure, toxicity, and symptoms of cobalt salt poisoning are presented in detail in this review article. The data from the literature on the main methods for detecting cobalt as a doping agent have been generalized and systematized. There is a major focus on the amount of cobalt in dietary supplements that could cause an athlete to test positive for cobalt when they are consumed.Conclusions. After analyzing promising cobalt detection approaches and methods, it was determined that high-performance liquid chromatography in combination with inductively coupled plasma mass spectrometry has an undeniable advantage for detecting cobalt as a doping agent. The lack of explicit WADA requirements for detection methods and the lack of its obligation to determine cobalt make it tempting for unscrupulous athletes to use its salts. Therefore, antidoping laboratories must implement the abovementioned method as soon as possible.Цели. В последнее десятилетие чрезвычайную популярность в спорте высших достижений приобрели стимуляторы кроветворения. Этот факт подтверждают и участившиеся громкие допинговые скандалы, связанные с их употреблением. Соли кобальта относятся к данному классу веществ, их использование приводит к увеличению кислородной емкости крови и к мощной стимуляции обменных процессов, что дает несомненные конкурентные преимущества. Применение солей кобальта регламентировано в соответствии с Запрещенным списком Всемирного антидопингового агентства. В настоящее время проблематике выявления злоупотреблений солями кобальта в антидопинговом контроле посвящено всего несколько работ. Лишь единичные лаборатории вводят определение солей кобальта в свою методологическую базу. Цель данного обзора состоит в том, чтобы обратить внимание научного сообщества на токсичность соединений кобальта, последствия их приема, фармакокинетику, проблематику и способы обнаружения ввиду их доступности на современном рынке и участившихся случаев злоупотребления ими.Результаты. В представленном обзоре рассмотрены основные биологические функции кобальта и клеточные уровни воздействия, токсичность и симптоматика при отравлении его солями. Обобщены и систематизированы литературные данные по основным используемым методам идентификации кобальта как допингового агента. Особое внимание уделено содержанию кобальта в биологически-активных добавках, при приеме которых спортсмен может сдать положительный допинг-тест на кобальт.Выводы. На основе анализа перспективных подходов и методов определения кобальта, сделан вывод о несомненном преимуществе высокоэффективной жидкостной хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой для детекции кобальта как допингового агента. Отсутствие четких требований к методам идентификации со стороны ВАДА и обязательности определения кобальта, несомненно, делает привлекательным прием его солей недобросовестными спортсменами. Ввиду этого существует необходимость внедрения вышеуказанного метода в практику антидопинговых лабораторий в ближайшем будущем
Химико-технологический подход к созданию нановорсистых (ультрадисперсных) каталитически активных материалов
Get PDFObjectives. Catalytically active materials are required in different chemical engineering processes. This makes the development of new materials with high efficiency and original ways in which to obtain them of significant interest. The present work investigates the synthesis of catalytically active material including electrode materials, as well as their improved efficiency due to the nanodecoration of their surface.Methods. An aluminum folio was nanoperforated (nanoscalloped) by high-voltage anodization in an acidic medium. The effective electrode material was obtained as a metallic nickel replica rather than an oxide layer of the product. To study the surface state of aluminum obtained in this manner, a scanning electron microscope (Hitachi-SU8200) was used. The elementary composition of the aluminum was determined by back-scattered X-ray irradiation.Results. The nickel replica obtained in the above-described process exceeded the catalytic activity estimated by methanol oxidation of the unprocessed nickel 70–150 times.Conclusions. The present paper demonstrates the potential of creating effective catalytically active nanopillar materials using the metallic rather than metal-oxide part of a layer of anodized aluminum as a matrix template. Цели. Каталитически активные материалы остаются востребованными в различных химико-технологических процессах, поэтому актуальными являются исследования, направленные на поиск новых эффективных материалов и оригинальных путей их получения. Настоящая работа посвящена созданию ленточных каталитических, в том числе электродных материалов, эффективность которых увеличена за счет нанорифления поверхности.Методы. Методом высоковольтной анодной обработки на поверхности алюминиевой фольги формировалось нанорифление. Эффективный каталитически активный материал получали как никелевую реплику с металлической алюминиевой ленты. Для определения состояния поверхности алюминия использовали сканирующий электронный микроскоп Hitachi-SU8200 (Япония), для элементного анализа состава поверхности – обратную рентгеновскую фотоэлектронную микроскопию.Результаты. Полученный нановорсистый никелевый материал превосходит по каталитической активности гладкий никель при окислении метанола в 70–150 раз.Выводы. Продемонстрирована возможность использования в качестве темплатной матрицы для создания эффективных нановорсистых никелевых ленточных катализаторов, в том числе электродов, не алюминий-оксидной (как предлагалось ранее), а металлической части алюминиевой фольги, подвергнутой высоковольтному анодированию.
Особенности оптимизации мультипраймерной ПЦР для выявления возбудителей инфекционной пневмонии человека
Get PDFObjectives. The objectives of this work are the development of a multi-primer system based on the polymerase chain reaction (PCR) aimed at the simultaneous detection of six bacterial pathogens that cause human pneumonia and the determination of the parameters important for the optimization of this multi-primer system, including solid-phase PCR systems (biological microarrays).Methods. To determine the optimal parameters of the system, PCR methods were used in monoplex and multiplex formats.Results. Primers for Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Haemophilus influenza, Legionella pneumophila, Klebsiella pneumoniae, and Streptococcus pneumoniae detection were designed, and the PCR cycling conditions were optimized. The patterns of primer design for solidphase PCR were revealed.Conclusions. The developed prototype of a system specifically identifies six clinically significant bacterial pathogens. It could be expanded for the analysis of viral and fungal pathogens and used in clinical diagnostics. A prototype of a system for pathogenic agent detection in the immobilized phase (biological microarray) was created.Цели. Разработка мультипраймерной системы на основе полимеразной цепной реакции (ПЦР), направленной на одновременное выявление шести основных бактериальных возбудителей пневмонии человека; выявление параметров и закономерностей, имеющих важное значение для оптимизации мультипраймерной системы, в том числе для разработки систем ПЦР в иммобилизованной фазе (на биологическом микрочипе).Методы. Для определения оптимальных параметров системы использовали методы ПЦР в т.н. «моноплексном» и мультиплексном форматах.Результаты. Сконструированы праймеры, и оптимизирован температурно-временной профиль проведения ПЦР в объеме для выявления Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Haemophilus influenza, Legionella pneumophila, Klebsiella pneumoniae и Streptococcus pneumoniae. Выявлены закономерности конструирования праймеров для ПЦР в иммобилизованной фазе.Выводы. Изученные закономерности особенностей оптимизации мультипраймерных систем позволили разработать прототип системы, способной специфично выявлять шесть клинически значимых возбудителей пневмонии человека. Прототип системы может быть расширен для анализа вирусных и грибковых патогенов и применяться в клинической диагностике. Результаты изучения особенностей мультиплексной ПЦР в иммобилизованной фазе привели к созданию прототипа системы для выявления патогенных агентов на биологическом микрочипе
Методика электрохимического биотестирования для сравнительного анализа про- и антибиотических свойств различных экстрактов
Get PDFObjectives. The purpose of this study was to develop an objective instrumental method for assessing microbial contamination and expressing the probiotic and antibiotic properties of food, pharmacological, and other products.Methods. The developed method consists of periodic (every 2 h) registration of changes in pH, redox potential, and electrical conductivity of a liquid nutrient medium incubated in the presence and absence of viable test microorganisms and test samples.Results. Using liquefied CO2 from 10 different types of plant materials, we carried out a comparative analysis of probiotic and antibiotic activities against Lactobacillus acidophilus of various concentrations of subcritical whole extracts obtained.Conclusions. Among the studied plant extracts, the most active prolonged antibiotic properties were exhibited by extracts from the leaves of Eucalyptus globulus Labill. and seeds of Illicium verum Hook.f. at a concentration in the test medium (CTE) more than 3 vol %, whereas the most active prolonged probiotic properties were exhibited by an extract from the herb of Mentha arvensis L. at CTE = 0.2 vol %. In most cases, the initial antibiotic activity of the tested extracts (TEs) was greater than their prolonged activity. Also, the mid-term (in terms of TEs interaction time with test microorganisms) antibiotic activity of TEs was intermediate in value between their initial and prolonged activity. In the test medium, the decreasing concentration of TEs decreases their antibiotic activity monotonically and increases their probiotic activity, suggesting that the biological activity of products, including various plant extracts, is largely determined not only by the raw material and the method of extracting biologically active substances from it but also by the concentration of the extract in the product and by the interaction time of the said product with microbiota and others. In most cases, a significant number of tests could establish the exact nature of these dependencies. The proposed method is much more rapid, objective, and informative and less laborious and material-intensive than using standard microbiological methods in assessing the initial microbial contamination and the probiotic and antibiotic properties of various samples of both the new and already approved pharmaceuticals, foods, and other products, as well as the individual ingredients and additives.Цели. Разработать быструю и объективную инструментальную методику оценки микробной обсемененности, а также про- и антибиотических свойств различных образцов пищевой, фармакологической и иной продукции.Методы. Разработанная методика заключается в периодической (через каждые 2 ч) регистрации изменений рН, редокс потенциала и электропроводности жидкой питательной среды, инкубируемой в присутствии и в отсутствие жизнеспособных тестовых микроорганизмов и тестируемых образцов.Результаты. С помощью представленной методики проведён сравнительный анализ про- и антибиотической активности в отношении Lactobacillus acidophilus разных концентраций цельных докритических экстрактов, полученных с помощью сжиженного СО2 из 10 различных видов растительного сырья.Выводы. Проведенные исследования показали, что среди исследованных растительных экстрактов наиболее активные пролонгированные антибиотические свойства проявили экстракты из листьев эвкалипта шаровидного (Eucalyptus globulus Labill.) и семян бадьяна настоящего (Illicium verum Hook.f.) при их концентрации в тестовой среде (СТЭ) больше 3 об.%; а наиболее активные пролонгированные пробиотические свойства проявил экстракт из травы мяты луговой (Mentha arvensis L.) при СТЭ = 0.2 об.%. Начальная антибиотическая активность тестированных экстрактов (ТЭ) в большинстве случаев была больше их пролонгированной активности. В то время как среднесрочная (по времени взаимодействия ТЭ с тестовыми микроорганизмами) антибиотическая активность ТЭ как правило была промежуточной по величине между их начальной и пролонгированной активностью. При этом с уменьшением концентраций ТЭ в тестовой среде их антибиотическая активность монотонно уменьшалась, а пробиотическая активность увеличивалась. Таким образом очевидно, что биологическая активность продукции, включающей различные растительные экстракты, в значительной степени определяется не только сырьём и способом экстрагирования из него биологически активных веществ, но и концентрацией экстракта в продукции, а также временем взаимодействия упомянутой продукции с микробиотой и т.п. Причем точный характер этих зависимостей в большинстве случаев может быть установлен лишь с помощью значительного числа тестовых испытаний. Последние удобно проводить с помощью представленной в этой работе методики, которая позволяет существенно более быстро, объективно и информативно, а также существенно менее трудоёмко и материалоёмко, чем при использовании стандартных микробиологических методов, оценивать исходную микробную обсемененность, а также про- и антибиотические свойства различных образцов как новой, так и уже допущенной к употреблению продукции, а также отдельных ингредиентов и добавок к оной
Изменение электрических характеристик резин в процессе «набухание-отбухание»
Get PDFObjectives. The main indicator that determines electrical conductivity of rubbers is specific volumetric electrical resistance (ρv ). The purpose of this work is to investigate changes in this indicator during swelling and deswelling of electrically conductive rubbers. When considering the swelling process of rubbers in liquid media at a molecular level, an analogy of this process with mechanical deformation of the material is drawn and common features and differences of these processes are revealed.Methods. For rubber compositions based on paraffinate and alkyl sulfonate nitrile butadiene rubbers, the degree of their swelling and the change in linear dimensions in heptane and in gasoline grades 80, 92, and 95 were determined. The ρ v value was determined by a potentiometric method: the initial value was measured after temperature control of rubbers for 1 h at 120°C, and the second measurement was carried out after these rubbers were swollen in the solvents for 48 h, followed by drying at 20°C to a constant weight and repeated temperature control under the same conditions. Using an IR Fourier spectrometer, spectra of the solvents used were obtained before and after identification of the investigated rubber samples in them.Results. It was shown that the type of rubber and solvent used influence the degree of rubber swelling. Rubber compositions based on natural rubbers with a large amount of attached acrylonitrile, obtained in the presence of an alkyl sulfonate emulsifier, have the highest resistance to swelling. The effect of the used solvent on the change in the degree of swelling is determined by its affinity for rubber and the presence of polar additives that increase the octane number of gasoline. It was established that the linear change of the samples upon swelling in the indicated solvents varies according to the length and thickness of the samples. Results show that depending on the type of rubber used and the degree of its filling, the described rubber processing technology leads to a decrease in the ρ v value by 2 to 20 times. The greatest effect of ρ v reduction is observed in low-filled rubber compositions based on paraffinate nitrile rubbers. The spectra of the frustrated total internal reflection of the solvents after their interaction with the studied rubbers show that particulate extraction of dibutyl phthalate, which was used as a plasticizer in rubber compounding, takes place as a result of rubber swelling.Conclusions. The proposed method of rubber processing reduces the ρ v value by removing dibutyl phthalate from the studied rubbers and forming a more developed carbon–elastomer structure. Furthermore, it solves the problem of the negative effect of the plasticizer on the ρ v value of rubber without excluding it from the rubber composition.Цели. Основным показателем, определяющим электропроводность резин, является удельное объемное электросопротивление. Цель работы – исследовать изменения данного показателя при набухании и отбухании электропроводящих резин. При рассмотрении процесса набухания резин в жидких средах на молекулярном уровне проведена аналогия этого процесса с механической деформацией материала, выявлены общие черты и различия этих процессов.Методы. Для резин на основе парафинатных и алкилсульфонатных бутадиен-нитрильных каучуков были определены степень их набухания и изменение линейных размеров в гептане, бензинах марок АИ-80, АИ-92, АИ-95. Удельное объемное электросопротивление определено потенциометрическим методом: исходное значение измерено после термостатирования резин в течение 1 ч при 120 °С, а повторное измерение проведено после набухания этих резин в растворителях в течение 48 ч с последующей сушкой при 20 °С до постоянной массы и повторного термостатирования при тех же условиях. C помощью ИК-спектрометра Фурье были получены спектры растворителей до и после нахождения в них исследованных резин.Результаты. Показано, что на степень набухания резин оказывает влияние тип используемого каучука и растворителя. Наибольшей стойкостью к набуханию обладают резины на основе каучуков с большим количеством присоединенного НАК, полученные в присутствии алкилсульфонатного эмульгатора. Влияние используемого растворителя на изменение степени набухания определяется его сродством к каучуку и наличием полярных добавок, повышающих октановое число бензина. Установлено, что изменение линейных размеров образцов при набухании в указанных растворителях различно по длине и толщине образца. Результаты измерения удельного объемного электросопротивления показали, что в зависимости от типа используемого каучука и степени его наполнения описанная технология обработки резины приводит к снижению данного показателя от 2 до 20 раз. Наибольший эффект снижения удельного объемного электросопротивления наблюдается у малонаполненных резин на основе парафинатных бутадиен-нитрильных каучуков. Представленные в работе спектры нарушенного полного внутреннего отражения растворителей после их взаимодействия с исследованными резинами показали, что в результате набухания резин происходит частичная экстракция из них дибутилфталата, использованного в рецептуре в качестве пластификатора.Выводы. Предложенный способ обработки резины позволяет снизить ее удельное объемное электросопротивление за счет удаления из нее дибутилфталата и формирования более развитой углерод-эластомерной структуры и решить проблему отрицательного влияния пластификатора на удельное объемное электросопротивление резин без исключения его из состава резиновой смеси
Применение микрофлюидного аппаратного оснащения в синтезе производных олигогексаметиленгуанидина
Get PDFObjectives. To develop a method for the microfluidic synthesis of oligohexamethylene guanidine salts in a flow-type reactor and to evaluate its effectiveness in relation to the synthesis in a traditional capacitive reactor and compare the purities of products obtained by these methods.Methods. The synthesis of oligohexamethylene guanidine bihydrocarbonate (OHMG-BHC) was done using microfluidic hardware and the classical approach in volume. The purity and structure of the resulting product were confirmed by 13C NMR spectroscopy and high-performance liquid chromatography (HPLC).Results. The 13C NMR spectrum of OHMG-BHC in classical bulk synthesis demonstrates that the product is unbranched and contains additionally unidentifiable impurities, in contrast to the sample obtained by the microfluidic method. Furthermore, the HPLC analysis showed that the OHMG-BHC sample synthesized using microfluidic technology has a 1.5-fold lower content than the initial monomers.Conclusions. The advantage of synthesizing OHMG-BHC in a flow-type reactor compared to the traditional method of synthesis in volume is demonstrated since a product with a higher degree of purity is obtained.Цели. Разработать методику микрофлюидного синтеза солей олигогексаметиленгуанидина в реакторе проточного типа и оценить ее эффективность по сравнению с синтезом в классическом емкостном реакторе, а также сравнить чистоту продуктов, полученных данными методами.Методы. Синтез олигогексаметиленгуанидина дигидрокарбоната (ОГМГ-ДГК) проводили с применением микрофлюидного аппаратного оснащения и классическим методом в объеме. Подтверждение чистоты и структуры полученного продукта осуществляли с помощью 13C ЯМР спектроскопии и высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).Результаты. Спектр 13C ЯМР ОГМГ-ДГК при классическом синтезе в объеме демонстрирует, что продукт является неразветвленным и содержит дополнительно неидентифицируемые примеси в отличие от образца, полученного микрофлюидным способом. Анализ методом ВЭЖХ показал, что образец ОГМГ-ДГК, синтезированный с помощью микрофлюидной технологии, имеет в 1.5 раза более низкое содержание исходных мономеров.Выводы. Синтез ОГМГ-ДГК в проточном реакторе имеет преимущество по сравнению с классическим способом синтеза в объеме, поскольку выдает продукт с более высокой степенью чистоты
Стабилизация косметических композиций комбинированными эмульгаторами
Get PDFObjectives. This study investigated the surface properties and micelle formation of combined stabilizers, which are a mixture of ionic and nonionic surfactants or different nonionic surfactants, to establish a correlation between the composition of stabilizers and the colloidal–chemical properties of direct emulsions obtained in their presence.Methods. The surface tension at the interface between the aqueous solutions of the combined stabilizers with air and toluene was measured using a digital tensiometer. The sedimentation stability of the emulsions was assessed by the volume of the exfoliated water and oil phases for seven days. The particle sizes of the dispersed phase were determined using an Olympus CX3 bright field microscope equipped with a universal serial bus video camera connection. The rheological properties of the emulsions were evaluated using a rotary viscometer.Results. According to the isotherms of the surface tension of aqueous surfactant solutions at the interface with air and toluene at emulsion preparation temperatures of 50 °C and 65 °C, a mixture of nonionic surfactants exhibited a higher surface activity and lower critical micelle concentration at the interface with toluene. The optimal amount of stabilizers providing stability to the compositions for one month was 4 mass % for a mixture of anionic surfactants and nonionic surfactants and 7 mass % for mixtures of different nonionic surfactants. Emulsions obtained in the presence of a mixture of anionic and nonionic surfactants exhibited higher kinetic sedimentation stability values due to the formation of electrostatic and steric stabilization factors in the system. The developed compositions were microheterogeneous systems, the average droplet diameter of which varied within the range of 1.0–5.7 µm. In terms of rheological properties, emulsions were classified as liquid-like structured systems with coagulation structures; the strength of single contacts between particles of the dispersed phase was (1.6–27.0) × 10-10 N. Conclusions. A comparison of the physicochemical characteristics of the compositions obtained in the presence of organic emulsifiers showed that emulsions stabilized using a mixture of ionic and nonionic surfactants, which form mixed adsorption layers, exhibited the best set of properties.Цели. Изучить поверхностные свойства и мицеллообразование комбинированных стабилизаторов, являющихся смесью ионных и неионых поверхностно активных веществ (ПАВ) или смесью неионных ПАВ. Установить корреляцию между составом стабилизаторов и коллоидно-химическими свойствами прямых эмульсий, полученных в их присутствии.Методы. Поверхностное натяжение на границе раздела фаз водных растворов комбинированных стабилизаторов с воздухом и толуолом измеряли на цифровом тензиометре. Седиментационную устойчивость эмульсий оценивали по объему отслоившихся водной и масляной фаз в течение 7 дней. Размеры частиц дисперсной фазы определяли с использованием микроскопа Olympus CX3, предназначенным для работы в светлом поле, снабженным соединением для USB видеокамеры. Реологические свойства эмульсий оценивали с помощью ротационного вискозиметра.Результаты. По изотермам поверхностного натяжения водных растворов ПАВ на границе с воздухом и толуолом при температурах приготовления эмульсий (50 и 65 °C) установлено, что большей поверхностной активностью и меньшей критической концентрации мицеллообразования на границе с толуолом обладает смесь неионных ПАВ. Оптимальное количество стабилизаторов, обеспечивающих устойчивость композиций в течение 1 месяца, составляет 4 мас. % смеси АПАВ и НПАВ и 7 мас. % смеси НПАВ. Эмульсии, полученные в присутствии смеси анионных и неионных ПАВ, имеют более высокие значения кинетической седиментационной устойчивости за cчет формирования в системе электростатического и стерического факторов стабилизации. Разработанные композиции являются микрогетерогенными системами, средний диаметр капель которых изменяется в пределах 1.0–5.7 мкм. По реологическим свойствам эмульсии относятся к жидкообразным структурированным системам с коагуляционными структурами, прочность единичных контактов между частицами дисперсной фазы которых составляет (1.6–27.0) × 10-10Н. Выводы. Сравнение физико-химических характеристик композиций, полученных в присутствии органических эмульгаторов, показало, что лучшим комплексом свойств обладают эмульсии, стабилизированные смесью ионных и неионных ПАВ, образующих смешанные адсорбционные слои
Структурное описание водородной связи в производных антипирина: рентгеноструктурные и теоретические исследования
Get PDFObjectives. The paper is devoted to the crystal structure characterization of 5-methyl-2-phenyl4H-pyrazol-3-one (compound I) and 2-(4-chlorophenyl)-5-methyl-4H-pyrazol-3-one (compound II).Methods. Single-crystal X-ray diffraction studies and theoretical calculations: Density functional theory and quantum theory of atoms in molecules.Results. In the solid state, the crystal structure of compound I is characterized by the alternation of OH and NH tautomers connected via O–H---O and N–H---N hydrogen bonds. For compound II, the existence of chains built from the NH monomers via hydrogen bonding can be explained by the peculiarities of cooperative effects. In the framework of quantum theory of atoms in molecules, the following topological characteristics are calculated for all dimers: electron density, Laplacian of electron density, density of kinetic, potential, and total energy in the critical point of the intermolecular hydrogen bond. It is concluded that the hydrogen bond in dimers 1–4, 7 (compound I), and 8–11 (compound II) can be assigned to the intermediate (between covalent and dispersion types) interaction owing to hydrogen bond formation with the participation of electronegative oxygen- (and/or nitrogen-) atoms, whereas H-bond in dimers 5 and 6 (compound I) can be attributed to the dispersion one (no hydrogen bond formation or weak H-bond formation), and it represents the weak interaction, being in agreement with length for intermolecular hydrogen bond in dimers. The electron density and total energy density values demonstrate that the strongest intermolecular H-bonds take place in dimers 1 (OH---O), 4 (OH---O), 7 (OH---N), 8 (OH---O), 9 (NH---N), and 11 (OH---N). The results obtained for compounds I and II are compared with data for antipyrine (1,2-dihydro-1,5-dimethyl-2-phenyl-3H-pyrazol-3-one; compound III)Conclusions. An important role of intermolecular hydrogen bonding in the crystal packing, molecule association and self-organization via dimer- or more extended species formation has been demonstrated. Цели. Работа посвящена рассмотрению особенностей кристаллического строения для 5-метил-2-фенил-4Н-пиразол-3-она, I, и 2-(4-хлорфенил)-5-метил-4Н-пиразол-3-она, II, в сравнении с результатами теоретических расчетов.Методы. Рентгеноструктурный анализ и расчеты в рамках теории функционала плотности и квантовой теории атомов в молекулах.Результаты. Показано, что кристаллическая структура I в твердом агрегатном состоянии характеризуется альтернацией OH и NH таутомеров, связанных посредством водородных связей O–H---O и N–H---N. Для соединения II существование цепочек из связанных водородной связью мономеров NH объясняется особенностями кооперативных эффектов и с теоретической точки зрения. В рамках квантовой теории атомов в молекулах (QTAIM) для всех димеров в критической точке межмолекулярной водородной связи были рассчитаны топологические параметры: электронная плотность, лапласиан электронной плотности, плотность кинетической, потенциальной и полной энергии. Показано, что водородная связь в димерах 1–4, 7 (соединение I) и 8–11 (соединение II) относится к взаимодействию промежуточного типа (между ковалентным и дисперсионным взаимодействием) за счет образования водородных связей с участием электроотрицательных атомов кислорода (и/или атомов азота), а водородная связь в димерах 5 и 6 (соединение I) – к дисперсионному типу (отсутствие водородной связи или образование слабой Н-связи) и представляет собой слабое взаимодействие, что коррелирует с длиной межмолекулярной водородной связи в димерах. На основании анализа значений электронной плотности и плотности полной энергии показано, что наиболее сильные межмолекулярные Н-связи реализуются в димерах 1 (OH---O), 4 (OH---O), 7 (OH---N), 8 (OH---O), 9 (NH---N) and 11 (OH---N). Результаты, полученные для I и II, сопоставлены с данными для 1,2-дигидро-1,5-диметил-2-фенил-3Н-пиразол-3-она, III.Выводы. Показана важная роль межмолекулярной водородной связи в кристаллической упаковке, ассоциации и самоорганизации молекул
Пенообразование растворов поливинилового спирта с разной молекулярной массой в воде
Get PDFObjectives. Investigation of aqueous polyvinyl alcohol (PVA) foaming process and the influence of its water solution structure, when possessed of different molecular weights and concentrations, on foaming multiplicity.Methods. Solution foaming analysis was performed on the data of dynamic light scattering obtained on the Zetasizer Nano particle analyzer.Results. In this work, the foaming ability and foaming multiplicity of aqueous PVA solutions (as a main component for obtaining special-purpose foams) have been studied. It is shown that PVA solutions in water are colloidal dispersed systems consisting of different-sized associates (from 4.8 to 68.1 nm), depending on the molecular weight of PVA. Dependencies of aqueous PVA solution foaming multiplicities on the concentration, molecular weight, and solution temperature were given. Optimal values of concentration and molecular PVA weight, as well as optimal foaming process conditions from aqueous PVA solutions, were established.Conclusions. Increasing PVA concentrations in aqueous solutions cause foaming multiplicity to decrease for all molecular weights by 1.5 times, and increasing molecular weight increases foaming multiplicity by 2 times. The foaming ratio of aqueous PVA solutions with different concentrations and molecular weights (depending on a solution temperature characterized by a maximum of 30 °C) is associated with decreased viscosity and surface tension.Цели. Исследовать процесс пенообразования водных растворов поливинилового спирта (ПВС) с различной молекулярной массой и концентрацией и влияние их структуры на кратность их вспенивания.Методы. Анализ пенообразования растворов проводили по данным динамического светорассеяния, полученным на анализаторе частиц Zetasizer Nano.Результаты. В работе изучена пенообразующая способность и кратность вспенивания водных растворов ПВС как одного из основных компонентов получения пен специального назначения. Показано, что растворы ПВС в воде представляют собой коллоидные дисперсные системы, состоящие из ассоциатов с разными размерами (от 4.8 до 68.1 нм) в зависимости от молекулярной массы ПВС. Приведены зависимости кратности вспенивания водных растворов ПВС от концентрации, молекулярной массы и температуры раствора. Приведены значения оптимальной концентрации и молекулярной массы ПВС, а также установлены оптимальные условия процесса пенообразования из водных растворов ПВС.Выводы. Установлено, что с ростом концентрации водных растворов ПВС кратность вспенивания снижается для всех молекулярных масс приблизительно в 1.5 раза, а с увеличением молекулярной массы она возрастает примерно в 2 раза. Кратность вспенивания водных растворов ПВС с разной концентрацией и молекулярной массой в зависимости от температуры раствора характеризуется максимумом при 30 °C, что связано с уменьшением вязкости и снижением поверхностного натяжения растворов