Влияние химической структуры карбоксилсодержащих полимеров на морфологию осадков и устойчивость дисперсий карбонатов

С целью изучения влияния молекулярно-структурного строения карбоксилсодержащих полимеров на их ингибирующее и стабилизирующее действие в процессах осадкообразования был исследован ряд полимерных кислот с различным содержанием карбоксильных групп (Х): полиакриловая кислота (Мn = 5100 г-моль–1, Х = 61,11 %), полиметакриловая кислота (Мn = 5500 г-моль–1, Х = 48,79 %), сополимер метакриловой кислоты с терпеном скипидара (α-пинен) (Мn = 3500 г-моль–1, Х = 14,54 %). Установлено, что введение поликислот замедляет процесс роста кристаллов и приводит к изменению морфологии и структуры осадка карбонатов в результате рекристаллизации аморфной фазы в более устойчивые кристаллические формы. Показано, что поликарбоновые кислоты повышают коллоидную стабильность смешанной дисперсии карбонатов и каолина. Отмечен синергизм стабилизирующего действия смесей поликислот с различной гидрофобностью: в присутствии смеси полиакриловой кислоты с сополимером метакриловой кислоты с терпеном скипидара стабилизационный эффект возрастает 2 раза по сравнению с дисперсией без добавок и в 1,4–1,8 раза по сравнению с индивидуальными компонентами смеси. 

1. Hawe, M. Acrylic Polymers as Rheology Modifiers for Water-based Systems / M. Hawe // Handbook of Industrial Water Soluble Polymers. – 2007. – P. 32–72. https://doi.org/10.1002/9780470988701.ch3

2. Li, Q. Study on the molecular behavior of hydrophobically modifi ed poly(acrylic acid) in aqueous solution and its emulsion-stabilizing capacity / Q. Li, R. Yuan, Y. Li // Journal of Applied Polymer Science. – 2013. – Vol. 128, N 1. – P. 206−215. https:// doi.org/10.1002/app.38169

3. Rubinstein, M. Polyelectrolytes in biology and soft matter / M. Rubinstein, G. A. Papoian // Soft Matter. – 2012. – Vol. 8, N 36. – P. 9265−9267. https://doi.org/10.1039/c2sm90104h

4. Полиакриловая кислота и композиции на ее основе для ингибирования осадкообразования в водооборотных системах / И. В. Шестак [и др.] // Журн. прикладной химии. – 2009. – Т. 82, № 10. – С. 1742–1745.

5. Huang, S.-C. Effect of Molecular Weights of Poly(acrylic acid) on Crystallization of Calcium Carbonate by the Delayed Addition Method / S.-C. Huang, K. Naka, Y. Chujo // Polym. J. − 2008. − Vol. 40, N 2. − P. 154–162. https://doi.org/10.1295/polymj.pj2007162

6. Adsorption mechanism and dispersion efficiency of three anionic additives [poly(acrylic acid), poly(styrene sulfonate) and HEDP] on zinc oxide / C. Dange [et al.] // Journal of Colloid and Interface Science. – 2007. – Vol. 315, N 1. – P. 107–115. https://doi. org/10.1016/j.jcis.2007.03.068

7. Taylor, J. J. Adsorption of sodium polyacrylate in high solids loading calcium carbonate slurries / J. J. Taylor, W. M. Sigmund // Journal of Colloid and Interface Science. – 2010. – Vol. 341, N 2. – P. 298–302. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2009.09.048

8. Торопцева, А. М. Лабораторный практикум по химии и технологии высокомолекулярных соединений / А. М. Торопцева, В. М. Бондаренко, К. В. Белогородская. – Л., 1972. – 415 с.

9. Массовая кристаллизация в неорганических системах / Т. А. Ларичев [и др.]. – Кемерово, 2006. – 176 с.

10. Шубников, А. В. Избранные труды по кристаллографии / А. В. Шубников. – М., 1975. – 551 c.

11. Oriented Nanocrystal Mosaic in Monodispersed CaCO3 Microspheres with Functional Organic Molecules / H. Imai [et al.] // Cryst. Growth Des. – 2012. – Vol. 12, N 2. – P. 876–882. https://doi.org/10.1021/cg201301x

12. Чаусов, Ф. Ф. Влияние кристаллической структуры солей на эффективность ингибирования их кристаллизации органофосфонатами / Ф. Ф. Чаусов // Химия. – 2008. – T. 51, № 5. – C. 63–67.

13. Дормешкин, О. Б. Метод оценки эффективности действия реагентов-ингибиторов накипеобразования / О. Б. Дормешкин, А. Д. Воробьев, Д. В. Чередниченко // Труды БГТУ. – 2013. – № 3. – С. 67–70.

14. Неппер, Д. Стабилизация коллоидных дисперсий полимерами: пер. с англ. / Д. Неппер. – М., 1986. – 487 с.

15. Electrosteric stabilization of colloidal dispersions / G. Fritz [et al.] // Langmuir. – 2002. – Vol. 18, N 16. – P. 6381–6390. https://doi.org/10.1021/la015734j

16. Zhang, J. Progress of nanocrystalline growth kinetics based on oriented attachment / J. Zhang, F. Huang, Z. Lin // Nanoscale. – 2010. – Vol. 2, N 1. – P. 18–34. https://doi.org/10.1039/b9nr00047j

17. Mineral scales and deposits: scientific and technological approaches / еds. by Z. Amjad, K. D. Demadis. – Elsevier, 2015. – 758 p. https://doi.org/10.1016/c2012-0-07278-x