Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

BENTONITE PROPERTIES BEFORE AND AFTER MECHANOACTIVATION ACCORDING TO THE RESULTS OF ADSORPTION STUDIES V.I. Fedoseeva12, A.A. Mironova1 1M.K.Ammosov North-Eastern Federal University, Yakutsk, Russia 2P.I. Melnikov Permafrost Institute o f the Siberian Branch o f the RAS, Yakutsk, Russia Abstract It has been shown by adsorption from solutions of methylene blue that the adsorption activity of the bentonite increases after mechanical and weak acid treatment. The composition of the aqueous extracts of the samples indicates an increase in mobility of magnesium ions after treatment of bentonite. This seems to underlie the changes of bentonite adsorption activity towards methylene blue after pre-processing. Keywords: bentonite, adsorption, activation o f bentonite, methylene blue. При создании композиционных материалов на основе полимеров в качестве модифицирующих добавок часто используются оксиды, нитриды металлов, различные силикаты. Для создания уплотнительных деталей для машин и техники в качестве полимерной основы хорошо себя зарекомендовал политетрафторэтилен (ПТФЭ). Композиционные материалы на его основе имеют улучшенные физико-механические и трибо­ технические свойства. Однако физикохимия процесса взаимодействия материала полимерной матрицы с поверхностью частиц наполнителя исследована недостаточно. Химическое влияние модифицирующих полимерную матрицу веществ очевидно и осуществляется на границе раздела фаз, т. е. благодаря химическим свойствам поверхности частиц модификатора и материала полимерной матрицы. Считается, что ПТФЭ является химически инертным. Тем не менее нами было показано, что частицы ПТФЭ в адсорбционных экспериментах взаимодействуют с метиленовой синью и родамином 6 Ж - красителями катионного типа [1] из водного раствора. Объяснять химическую активность ПТФЭ в данном случае можно было наличием положительного заряда адсорбируемых частиц красителя (рис. 1 ), но, главным образом (или в совокупности) с точки зрения возможного осуществления с-п-сопряжения [ 2 ] между атомами фтора полимерной цепи и протяженной системой сопряжения адсорбата. Таким образом, химическая активность ПТФЭ в определенных условиях может проявляться. сн 3 сн 3 Рис.1. Строение катиона метиленовой сини (МС) Взаимодействие частиц модифицирующих добавок обусловлено свойствами их поверхности, оценить которые можно с использованием методики адсорбции из растворов, в частности, с применением широко используемой для подобных целей МС. Как известно, при этом в зависимости от природы материалов характер взаимодействия и, соответственно, форма изотерм адсорбции может быть разной. Например, при изучении взаимодействия МС с оксидом алюминия обнаружилось, что изотермы адсорбции имеют S'-образный характер, причем взаимодействие осуществляется только при высоких значениях рН, что показано на рис.2. Такая форма изотерм обусловлена, по-видимому, взаимодействием катиона красителя с отрицательно заряженными активными центрами, существующими на поверхности оксида при данных значениях рН. При малых концентрациях доля адсорбированной МС мала, так как катионы могут взаимодействовать и с гидроксильными группами в растворе. Из данного примера видно, что адсорбция МС, с одной стороны, может иметь физический характер, с другой - при адсорбции может проявляться заметное химическое сродство адсорбата и адсорбента, поскольку с понижением температуры (см. рис. 2 ) адсорбция уменьшается. Целью проведенных нами адсорбционных исследований было выявление причин, обусловливающих изменение степени влияния бентонита (БТ) на свойства композиционного материала на основе ПТФЭ в зависимости от предварительной подготовки модификатора. Исходный бентонит подвергался механической активации (БТакт) в «Активаторе-2S» и обработке слабым раствором соляной кислоты (БТН+). Поверхностные свойства образцов бентонита были изучены также методом адсорбции МС из растворов. Адсорбция МС на образцах бентонита (БТ, БТакт, БТН+) была изучена в широкой области концентраций при комнатной температуре. Величина адсорбции оценивалась методом УФ-спектрофотометрии по полосам поглощения 245, 290, 665 нм, из которых наиболее интенсивной является последняя. Тем не менее для оценки 492