Дослідження процесу адсорбції поліелектролітів методом п’єзокварцового мікрозважування
Методом п’єзокварцового мікрозважування досліджено процес утворення багатошарових поліелектролітних плівок на прикладі пари протилежно заряджених поліаніона (натрієвої солі карбоксиметилцелюлози) та полікатіона (полігексаметиленгуанідин гідрохлориду). Встановлено, що при нанесенні чотирьох подвійних...
Saved in:
| Date: | 2008 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7315 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Дослідження процесу адсорбції поліелектролітів методом п'єзокварцового мікрозважування / Н.В. Гузенко, О.Л. Габчак, Є.М. Пахлов // Полімер. журн. — 2008. — Т. 30, № 4. — С. 331-337. — Бібліогр.: 27 назв. — укp. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859612542621450240 |
|---|---|
| author | Гузенко, Н.В. Габчак, О.Л. Пахлов, Є.М. |
| author_facet | Гузенко, Н.В. Габчак, О.Л. Пахлов, Є.М. |
| citation_txt | Дослідження процесу адсорбції поліелектролітів методом п'єзокварцового мікрозважування / Н.В. Гузенко, О.Л. Габчак, Є.М. Пахлов // Полімер. журн. — 2008. — Т. 30, № 4. — С. 331-337. — Бібліогр.: 27 назв. — укp. |
| collection | DSpace DC |
| description | Методом п’єзокварцового мікрозважування досліджено процес утворення багатошарових поліелектролітних плівок на прикладі пари протилежно заряджених поліаніона (натрієвої солі карбоксиметилцелюлози) та полікатіона (полігексаметиленгуанідин гідрохлориду). Встановлено, що при нанесенні чотирьох подвійних шарів поліелектролітів відбувається зниження частоти коливання кварцового резонатора на 1000 Гц, яке відповідає приросту маси сформованої полімерної плівки, рівному 0,05 г/м2.
В роботе методом пьезокварцевого микровзвешивания исследован процесс образования многослойных полиэлектролитных пленок на примере пары противоположно заряженных полианиона (натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы) и поликатиона (полигексаметиленгуанидин гидрохлорида). Установлено, что при нанесении четырех двойных слоев полиэлектролитов происходит снижение частоты колебаний кварцевого резонатора на 1000 Гц, что соответствует приросту массы сформированной полимерной пленки, равному 0,05 г/м2.
The process of multilayer polyelectrolyte coating formation have been investigated by quartz crystal microbalance method using the couple of oppositely charged polyanion – carboxymethylcellulose sodium salt and polycation – polyhexamethylenguanidine hydrochloride. Vibration frequency reduction of quartz crystal resonator, equal to 1000 Hz, was found to occur at four double layer coating, which corresponds to 0,05 g/m2 of mass increase of polymer coating formed.
|
| first_indexed | 2025-11-28T12:56:30Z |
| format | Article |
| fulltext |
Ïîë³ìåðíèé æóðíàë, 2008. Ò.30 ¹4. Ñ. 331-337
© 2008 Í.Â. Ãóçåíêî, Î.Ë. Ãàá÷àê, ª.Ì. Ïàõëîâ 331
ÓÄÊ 544.723 + 544.023 + 544.6.018 + 53.082
Äîñë³äæåííÿ ïðîöåñó àäñîðáö³¿ ïîë³åëåêòðîë³ò³â ìåòîäîì
ï’ºçîêâàðöîâîãî ì³êðîçâàæóâàííÿ
Í.Â. Ãóçåíêî, Î.Ë. Ãàá÷àê, ª.Ì. Ïàõëîâ
²íñòèòóò õ³ì³¿ ïîâåðõí³ ³ì. Î.Î. ×óéêà ÍÀÍ Óêðà¿íè
17, Ãåíåðàëà Íàóìîâà, Êè¿â, 03164, Óêðà¿íà
Ìåòîäîì ï’ºçîêâàðöîâîãî ì³êðîçâàæóâàííÿ äîñë³äæåíî ïðîöåñ óòâîðåííÿ áàãàòîøàðîâèõ
ïîë³åëåêòðîë³òíèõ ïë³âîê íà ïðèêëàä³ ïàðè ïðîòèëåæíî çàðÿäæåíèõ ïîë³àí³îíà (íàòð³ºâî¿ ñîë³
êàðáîêñèìåòèëöåëþëîçè) òà ïîë³êàò³îíà (ïîë³ãåêñàìåòèëåíãóàí³äèí ã³äðîõëîðèäó). Âñòàíîâëåíî,
ùî ïðè íàíåñåíí³ ÷îòèðüîõ ïîäâ³éíèõ øàð³â ïîë³åëåêòðîë³ò³â â³äáóâàºòüñÿ çíèæåííÿ ÷àñòîòè
êîëèâàííÿ êâàðöîâîãî ðåçîíàòîðà íà 1000 Ãö, ÿêå â³äïîâ³äຠïðèðîñòó ìàñè ñôîðìîâàíî¿
ïîë³ìåðíî¿ ïë³âêè, ð³âíîìó 0,05 ã/ì2.
Âñòóï
Ìåòîä ïîøàðîâî¿ àäñîðáö³¿ ïîë³ìåð³â íàäຠøè-
ðîê³ ìîæëèâîñò³ äëÿ ñòâîðåííÿ ïîë³ìåðíèõ òîíêèõ
ïë³âîê ç òî÷íèì êîíòðîëåì ¿õ òîâùèíè, ñêëàäó, ìîð-
ôîëî㳿 òà õ³ì³÷íî¿ ôóíêö³îíàëüíîñò³. Ìåòîä ïîøà-
ðîâîãî çáèðàííÿ áóâ çàïðîïîíîâàíèé íà ïî÷àòêó äå-
â’ÿíîñòèõ ðîê³â 20-îãî ñòîë³òòÿ Ãåðî Äå÷åðîì [1] ÿê
ïî÷åðãîâà àäñîðáö³ÿ ïðîòèëåæíî çàðÿäæåíèõ ïîë³-
ìåð³â (ïîë³åëåêòðîë³ò³â) íà çàðÿäæåíèõ ïëîñêèõ
ï³äêëàäêàõ. Ïðè àäñîðáö³¿ øàðó ïîë³åëåêòðîë³òó
â³äáóâàºòüñÿ ïåðåêîìïåíñàö³ÿ çàðÿäó, ùî ïðèçâîäèòü
äî çì³íè ïîâåðõíåâîãî çàðÿäó, ÿêà â ñâîþ ÷åðãó ñòâî-
ðþº óìîâè äëÿ àäñîðáö³¿ íàñòóïíîãî, ïðîòèëåæíî çà-
ðÿäæåíîãî ïîë³åëåêòðîë³òó [2–4]. Ïðîñòå ïî÷åðãîâå
çàíóðåííÿ òâåðäèõ ìàòåð³àë³â ó ðîç÷èíè ïðîòèëåæíî
çàðÿäæåíèõ ïîë³åëåêòðîë³ò³â çàâäÿêè ïîñë³äîâíîìó
óòâîðåííþ ïîë³éîííèõ êîìïëåêñ³â äຠçìîãó îòðèìó-
âàòè ïîë³åëåêòðîë³òí³ áàãàòîøàðîâ³ ïë³âêè íà ïî-
âåðõí³ ð³çíèõ ìàòåð³àë³â. Òîâùèíó ïë³âêè ìîæíà ðå-
ãóëþâàòè íà ìàêðîìîëåêóëÿðíîìó ð³âí³, êð³ì òîãî,
ïîøàðîâèì ìåòîäîì â îäíó ïë³âêó ìîæíà âêëþ÷àòè
ïîë³åëåêòðîë³òè ð³çíèõ òèï³â. Îñê³ëüêè â îñíîâ³ öüî-
ãî ìåòîäó ëåæèòü ïðîöåñ çàíóðåííÿ, ìîæíà ïîêðèâà-
òè ìàòåð³àëè ð³çíî¿ ôîðìè [5, 6]. Äîñë³äæåííÿ
ô³çèêî-õ³ì³÷íèõ âëàñòèâîñòåé óòâîðåíèõ íà îñíîâ³
ð³çíèõ ïîë³ìåðíèõ êîìá³íàö³é ïë³âîê ÿâëÿº ñîáîþ
³íòåðåñ ÿê äëÿ ôóíäàìåíòàëüíî¿, òàê ³ ïðèêëàäíî¿
íàóêè [7–13].
 ö³ëîìó áàãàòîøàðîâ³ ïë³âêè äóæå ÷óòëèâ³ äî
çîâí³øí³õ óìîâ, òîìó çì³íà ðÍ, éîííî¿ ñèëè ÷è ðîç-
÷èííèêà ïðèâîäèòü äî çì³íè ¿õ ïðîíèêíîñò³ [14, 15].
Íàïðÿì âèêîðèñòàííÿ áàãàòîøàðîâèõ ïë³âîê ð³çíî¿
ïðîíèêíîñò³ çàðàç øâèäêî ðîçâèâàºòüñÿ, âèêëèêàþ-
÷è çíà÷íèé ³íòåðåñ ó ïðîìèñëîâö³â. Çàâäÿêè ìîæëè-
âîñò³ êîíòðîëþ ïðîíèêíîñò³ áàãàòîøàðîâèõ êàïñóë
âîíè ìîæóòü çàéíÿòè âàæëèâå ì³ñöå íà ðèíêó íîñ³¿â
ë³êàðñüêèõ ïðåïàðàò³â, á³îñåíñîð³â, ì³êðîðåàêòîð³â ³
êàòàë³çàòîð³â, êîíñòðóêö³éíèõ ìàòåð³àë³â òà ³í. [7, 8,
12–16]. Ñèëüíà çàëåæí³ñòü ïðîíèêíîñò³ â³ä çàðÿäó
éîí³â ìຠçíà÷íèé ïîòåíö³àë äëÿ ñòâîðåííÿ éîíîðîç-
ä³ëþâàíèõ ìåìáðàí [14]. Óí³âåðñàëüíèé õàðàêòåð ìå-
òîäó íå îáìåæóº âèá³ð ïîë³åëåêòðîë³òó. Íà ñüîãîäí³
ìåòîä âèêîðèñòîâóºòüñÿ äëÿ á³ëüø í³æ 50-òè ð³çíèõ
çàðÿäæåíèõ ìàêðîìîëåêóë, ó òîìó ÷èñë³ ñèíòåòè÷-
íèõ ïîë³åëåêòðîë³ò³â, ñòðóìîïðîâ³äíèõ ïîë³ìåð³â ³
á³îïîë³ìåð³â (á³ëê³â ³ íóêëå¿íîâèõ êèñëîò).
Äëÿ äîñë³äæåííÿ ïðîöåñó óòâîðåííÿ áàãàòîøàðî-
âèõ ïîë³ìåðíèõ ïë³âîê áóëà îáðàíà ïàðà ïðîòèëåæíî
çàðÿäæåíèõ âîäîðîç÷èííèõ ïîë³åëåêòðîë³ò³â, à ñàìå
íàòð³ºâà ñ³ëü êàðáîêñèìåòèëöåëþëîçè, ÿêà çíàõîäèòü
øèðîêå çàñòîñóâàííÿ ÿê ïë³âêîóòâîðþâà÷ ³ ñòàá³ë³çó-
þ÷à ðå÷îâèíà â íàôòîâ³é, òåêñòèëüí³é, õàð÷îâ³é ³ ôàð-
ìàöåâòè÷í³é òåõíîëîã³ÿõ, à òàêîæ ó âèðîáíèöòâ³ äå-
òåðãåíò³â, ³ ïîë³ãåêñàìåòèëåíãóàí³äèí ã³äðîõëîðèä,
ùî õàðàêòåðèçóºòüñÿ øèðîêèì ñïåêòðîì á³îöèäíî¿ àê-
òèâíîñò³ ³ íåçíà÷íîþ òîêñè÷í³ñòþ ³, êð³ì òîãî, òàêîæ
çäàòíèé óòâîðþâàòè íà îáðîáëåíèõ ïîâåðõíÿõ ïë³âêó,
ÿêà çàáåçïå÷óº ¿õ òðèâàëèé çàõèñò â³ä ì³êðîîðãàí³çì³â
[17–19].
Ìàòåð³àëè ³ ìåòîäè
1. Ïîë³åëåêòðîë³òè, âèêîðèñòàí³ äëÿ ñòâîðåííÿ
áàãàòîøàðîâî¿ ïë³âêè.
Áóëî âèêîðèñòàíî íèçüêîçàì³ùåíó íàòð³ºâó ñ³ëü
êàðáîêñèìåòèëöåëþëîçè (Na-ÊÌÖ), ôîðìóëó åëå-
ìåíòàðíî¿ ëàíêè ÿêî¿ ìîæíà ïîäàòè ÿê Ñ6Í7Î2(ÎÍ)3-
n(OCH2COONa)n, ùî çà ïîêàçíèêàìè ÷èñòîòè â³äïî-
â³äàëà âèìîãàì áðèòàíñüêî¿ ôàðìàêîïå¿ ÂÐ2000, òà
ïîë³ãåêñàìåòèëåíãóàí³äèíó ã³äðîõëîðèä (ÏÃÌà ÃÕ)
³ç ìîëåêóëÿðíîþ ìàñîþ ~5000. Ñòðóêòóðíà ôîðìó-
ëà ìîëåêóëè ÏÃÌÃ ÃÕ ïîäàíà íà ñõåì³:
NH C NH (CH2)6
NH HCl
n
Í.Â. Ãóçåíêî, Î.Ë. Ãàá÷àê, ª.Ì. Ïàõëîâ
332
2. Ìåòîäè äîñë³äæåíü.
Ñòóï³íü çàì³ùåííÿ íàòð³ºâî¿ ñîë³ êàðáîêñèìåòèë-
öåëþëîçè âèçíà÷àëè òèòðèìåòðè÷íî çà âì³ñòîì ó í³é
íàòð³þ ó âèãëÿä³ ã³äðîêñèäó. Ìåòîä âèçíà÷åííÿ áà-
çóºòüñÿ íà ñïàëþâàíí³ íàâàæêè Na-ÊÌÖ, ïðîæàðþ-
âàíí³ òâåðäîãî çàëèøêó, âèëóæóâàíí³ ¿äêîãî íàòðó
âîäîþ ³ òèòðóâàíí³ êèñëîòîþ. Ïîõèáêà ìåòîäó ñòà-
íîâèòü 0,1 % [20].
Íàâàæêó ïðîáè Na-ÊÌÖ ìàñîþ 1 ã ïðîæàðþâàëè
ïðîòÿãîì 6 ãîä. çà òåìïåðàòóðè 750 °Ñ. Óòâîðåíèé
çàëèøîê ïåðåíîñèëè â êîí³÷íó êîëáó ³ äîäàâàëè ïî-
ïåðåäíüî ïðîêèï’ÿ÷åíó ³ çâ³ëüíåíó â³ä êàðáîíàò³â
äèñòèëüîâàíó âîäó îá’ºìîì 100 ìë. Àë³êâîòó ðîç÷è-
íó òèòðóâàëè ïîòåíö³îìåòðè÷íèì ìåòîäîì ðîç÷èíîì
HCl. Êîíöåíòðàö³þ íàòð³þ ó âèëóæåíîìó ðîç÷èí³
âèçíà÷àëè çà ïåðøèì ï³êîì òèòðóâàííÿ ïðè ðÍ áëèçü-
êî 8.
Âèçíà÷åííÿ êîíñòàíòè éîí³çàö³¿ Na-ÊÌÖ ïðîâî-
äèëè ìåòîäîì ïîòåíö³îìåòðè÷íîãî òèòðóâàííÿ ç³
ñêëÿíèì åëåêòðîäîì çà ìåòîäèêîþ[21].
Ïðîöåñ ôîðìóâàííÿ ïîë³ìåðíèõ ïîë³øàð³â äîñë³ä-
æóâàëè ìîäåëüíèì ìåòîäîì ï’ºçîêâàðöîâîãî ì³êðî-
çâàæóâàííÿ [5–7, 9–11, 22].
Àíàë³òè÷íèì ñèãíàëîì ï’ºçîêâàðöîâîãî ñåíñîðà
ñëóãóº çì³íà ÷àñòîòè êîëèâàíü ï’ºçîêâàðöîâîãî ðåçî-
íàòîðà (∆F) ïðè çá³ëüøåíí³ àáî çìåíøåíí³ ìàñè ïî-
êðèòòÿ çà ðàõóíîê óòâîðåííÿ àáî ðóéíóâàííÿ íà éîãî
ïîâåðõí³ ïîë³åëåêòðîë³òíîãî êîìïëåêñó. Çã³äíî ç
ð³âíÿííÿì Çàóåðáðåÿ, çì³íà ÷àñòîòè ðåçîíàíñó ∆F êðè-
ñòàëà êâàðöó ïðîïîðö³éíà çì³í³ ìàñè ∆m:
m
)(A
FF /
qq
∆
ρµ
−=∆ 21
2
02 ,
äå: µq – ìîäóëü çñóâó êâàðöó (2,947õ1013 ã/(ì·ñ2)), ρq –
ãóñòèíà êâàðöó (2,648õ106 ã/ì3), Fî – ðîáî÷à ÷àñòîòà
êðèñòàëà (9õ106 Ãö) ³ À – ï’ºçîåëåêòðè÷íà ïëîùà åëåê-
òðîäà.
Ðåçóëüòàòè ³ îáãîâîðåííÿ
Ïðîöåñ óòâîðåííÿ ïîë³åëåêòðîë³òíèõ êîìïëåêñ³â,
ó ÿêîìó îñíîâíó ðîëü â³ä³ãðàþòü åëåêòðîñòàòè÷í³
âçàºìî䳿 ì³æ éîí³çîâàíèìè ãðóïàìè ïîë³ìåð³â, âè-
çíà÷àºòüñÿ ïðèðîäîþ ïîë³åëåêòðîë³ò³â ³ â³í äóæå ÷óò-
ëèâèé äî óìîâ ñåðåäîâèùà, çîêðåìà ñèëüíî çàëåæèòü
â³ä ðÍ. Òîìó âàæëèâèì ïèòàííÿì, ÿêå ïîòðåáóº âèð³-
øåííÿ äëÿ êîæíî¿ êîíêðåòíî¿ ïîë³åëåêòðîë³òíî¿ ïàðè,
º âèçíà÷åííÿ ä³àïàçîíó ðÍ, ïðè ÿêîìó êîìïëåêñîóò-
âîðåííÿ áóäå â³äáóâàòèñü íàéá³ëüø åôåêòèâíî.
Na-ñ³ëü ÊÌ-öåëþëîçè – ñ³ëü ñëàáêî¿ êàðáîíîâî¿
êèñëîòè. Ïðè äîñë³äæåíí³ âîäíèõ ðîç÷èí³â Na-ÊÌÖ
ç êîíöåíòðàö³ÿìè â³ä 0,0025 äî 0,1000 ã/ë ó ðîáîò³
[23] îòðèìàí³ äàí³, ùî ñâ³ä÷àòü ïðî çíà÷íó ïîëÿðí³ñòü
¿¿ ìîëåêóë. ÊÌÖ õàðàêòåðèçóºòüñÿ ÿê ðå÷îâèíà, ÿêà
ìຠðÿä âëàñòèâîñòåé, õàðàêòåðíèõ äëÿ áàãàòüîõ ïîë³-
åëåêòðîë³ò³â. Íàÿâí³ñòü åëåêòðè÷íîãî ìîìåíòó, çäà-
âàëîñü, çóìîâëþº â ðÿä³ âèïàäê³â ìîæëèâ³ñòü ïîÿâè
åëåêòðîñòàòè÷íî¿ àäñîðáö³¿. Îäíàê, ÿêùî âçÿòè äî
óâàãè àãðåãàö³þ ìîëåêóë ÊÌÖ ïðè çá³ëüøåíí³ ¿¿ êîí-
öåíòðàö³¿ â ðîç÷èí³ ³ åêðàíóâàííÿ ¿¿ çàðÿä³â, òî íåîá-
õ³äíî â³äì³òèòè, ùî åëåêòðîñòàòè÷íà àäñîðáö³ÿ
ìîæå ïðîÿâëÿòèñÿ, ãîëîâíèì ÷èíîì, ó ðîçâåäåíèõ
ðîç÷èíàõ.
³äîìî, ùî ñîë³, îòðèìàí³ ç ñëàáêî¿ êèñëîòè, ÿêîþ
º ÊÌÖ, ó ðîç÷èíàõ íåñò³éê³ ³ ÷àñòêîâî ã³äðîë³çóþòü
äî êèñëîò. Òàêèì ÷èíîì, ïîâí³ñòþ éîí³çîâàíà ñ³ëü
ìîæå äàâàòè êèñëîòó, ÿêà éîí³çîâàíà íå ïîâí³ñòþ.
Êîíñòàíòà éîí³çàö³¿ ïîêàçóº ñï³ââ³äíîøåííÿ éîí³â, íà
ÿê³ ðîçïàäàºòüñÿ ðå÷îâèíà, ³ íåäèñîö³éîâàíèõ ìîëå-
êóë ïðè áóäü-ÿêîìó îáðàíîìó çíà÷åíí³ ðÍ. Ñòóï³íü
éîí³çàö³¿ ÊÌÖ ó ðîç÷èí³ çàëåæèòü â³ä äâîõ ôàêòîð³â:
â³ä çíà÷åíü ðÍ ³ ðÊà êèñëîòè. Äëÿ â³äîìîãî çíà÷åííÿ
ðÍ ñòóï³íü éîí³çàö³¿ çàëåæèòü ëèøå â³ä ïðèðîäè êèñ-
ëîòè, íåçàëåæíî â³ä òîãî, ÷è áóëà âîíà ïîïåðåäíüî
éîí³çîâàíà.
Ïðè çíà÷åííÿõ ñòóïåíÿ çàì³ùåííÿ, ïðèáëèçíî
ð³âíèõ 0,5 ³ 0,8, âåëè÷èíè ðÊà êàðáîêñèëüíèõ ãðóï
â³äïîâ³äíî ñòàíîâëÿòü 4,0 ³ 4,4 [24]. Òî÷êîþ åêâ³âà-
ëåíòíîñò³ äëÿ ðîçâåäåíèõ ðîç÷èí³â ÊÌÖ º ðÍ 8,25.
Ïðè ðÍ 7 áëèçüêî 90 %, à ïðè ðÍ 5 áëèçüêî 10 % êàð-
áîêñèëüíèõ ãðóï çíàõîäÿòüñÿ â ñîëüîâ³é ôîðì³. Ìàê-
ñèìóì â’ÿçêîñò³ åêâ³êîíöåíòðîâàíèõ ðîç÷èí³â ñïîñ-
òåð³ãàºòüñÿ ïðè ðÍ 6–8. ²ìîâ³ðíî, ïðè öüîìó çíà÷åíí³
ðÍ â³äáóâàºòüñÿ ðîçïðÿìëåííÿ ìàêðîìîëåêóë âíàñë³-
äîê åëåêòðîñòàòè÷íîãî â³äøòîâõóâàííÿ éîí³çîâàíèõ
êàðáîêñèëüíèõ ãðóï. Ïðè íèçüêèõ çíà÷åííÿõ ðÍ éîí³-
çàö³ÿ êàðáîêñèëüíèõ ãðóï, ùî çíàõîäÿòüñÿ â êèñë³é
ôîðì³, ïðèãí³÷åíà, à ïðè âèñîêèõ çíà÷åííÿõ ðÍ ñèëè
â³äøòîâõóâàííÿ çìåíøåí³ âíàñë³äîê ïðèñóòíîñò³
á³ëüøî¿ ê³ëüêîñò³ éîí³â íàòð³þ. Òàêèì ÷èíîì, ïðè
åêñòðåìàëüíèõ çíà÷åííÿõ ðÍ ìàêðîìîëåêóëà ÊÌÖ
çãîðíóòà, à ïðè ðÍ 6–7 âîíà ðîçãîðíóòà [24].
Îïèñàíèì âèùå ìåòîäîì íàìè áóâ ðîçðàõîâàíèé
âì³ñò íàòð³þ â Na-ÊÌÖ, ÿêèé ñòàíîâèâ 3,7 % ìàñ.
Çâ³äñè, ÿêùî ïîäàòè ôîðìóëó åëåìåíòàðíî¿ ëàíêè
Na-ÊÌÖ ÿê Ñ6Í7Î2(ÎÍ)3-n(OCH2COONa)n, ïðè â³äî-
ìîìó âì³ñò³ íàòð³þ ìîæå áóòè ðîçðàõîâàíî âåëè÷èíó
pH ðîç÷èíó Ñòóï³íü éîí³çàö³¿
αNa-ÊÌÖ
1 0,00776
2 0,07756
3 0,77027
4 7,20332
5 43,70150
6 88,58770
7 98,72810
8 99,87130
9 99,98710
10 99,99870
11 99,99990
12 100
Òàáëèöÿ. Çàëåæí³ñòü ñòóïåíÿ éîí³çàö³¿
âèêîðèñòàíî¿ Na-ÊÌÖ â³ä ðÍ
(1)
Äîñë³äæåííÿ ïðîöåñó àäñîðáö³¿ ïîë³åëåêòðîë³ò³â ìåòîäîì ï’ºçîêâàðöîâîãî ì³êðîçâàæóâàííÿ
333
n, à, îòæå, ³ ñòóï³íü çàì³ùåííÿ ÊÌÖ. Åëåìåíòàðíèé
ðîçðàõóíîê äຠçìîãó âèçíà÷èòè, ùî n≈0,3, îòæå
ñòóï³íü çàì³ùåííÿ âèêîðèñòàíî¿ ÊÌÖ äîð³âíþº ~10
%. Ðîçðàõîâàíî çíà÷åííÿ ðÊà ÊÌÖ, ÿêå ñòàíîâèòü
~5,1. Îòðèìàíå çíà÷åííÿ ðÊà äëÿ Na-ÊÌÖ äຠçìîãó
âèçíà÷èòè çàëåæí³ñòü ñòóïåíÿ éîí³çàö³¿ Na-ÊÌÖ
(αNa-ÊÌÖ) â³ä ðÍ ðîç÷èíó çà ð³âíÿííÿì [21]:
α = 100/(1 + 10(pKa – pH)).
Ïðîâåäåí³ ðîçðàõóíêè (òàáëèöÿ) âêàçóþòü, ùî ïðè
ðÍ = 5 áëèçüêî 40 %, à ïðè ðÍ = 6 âæå áëèçüêî 90 %
êàðáîêñèëüíèõ ãðóï çíàõîäèòüñÿ â éîí³çîâàí³é ôîðì³.
Îòðèìàí³ ðåçóëüòàòè äàþòü çìîãó çðîáèòè âèñíî-
âîê, ùî ïðè ðÍ ðîç÷èíó íèæ÷å 5 Na-ÊÌÖ áóäå çíàõî-
äèòèñü ó ôîðì³ íåäèñîö³éîâàíî¿ êèñëîòè, òîìó çà äà-
íèõ óìîâ íå óòâîðþâàòèìóòüñÿ ïîë³ìåðí³ àäñîðá-
ö³éí³ øàðè çà ðàõóíîê åëåêòðîñòàòè÷íèõ âçàºìîä³é.
Ïîì³òíó åëåêòðîñòàòè÷íó àäñîðáö³þ Na-ÊÌÖ ìîæ-
íà î÷³êóâàòè â ðîçâåäåíèõ ðîç÷èíàõ ïðè ðÍ >6. Öå
äຠìîæëèâ³ñòü ðåãóëþâàòè ïðîíèêí³ñòü ñò³íêè áàãà-
òîøàðîâî¿ ïîë³ìåðíî¿ ïë³âêè øëÿõîì çíèæåííÿ ðÍ.
Éîíîãåííèìè ãðóïàìè ÏÃÌà º ãóàí³äèíîâ³ çàëèø-
êè. Ãóàí³äèí – öå ìàëîñòàá³ëüíà îäíîêèñëîòíà îñíî-
âà, àëå ïðè éîãî ïðîòîíóâàíí³ óòâîðþºòüñÿ êàò³îí
ãóàí³äèíó, â ÿêîìó ïîçèòèâíèé çàðÿä ð³âíîì³ðíî ðîç-
ïîä³ëåíèé ì³æ òðüîìà àòîìàìè ͳòðîãåíó, òîìó ñîë³
ãóàí³äèíó ñò³éê³. Ãóàí³äèí – ñèëüíà îñíîâà, éîãî ðÊà
áëèçüêå çà çíà÷åííÿì äî ðÊà NaOH ³ ÊÎÍ òà ñòàíî-
âèòü 13,5 [25]. Âðàõîâóþ÷è öå, ë³ì³òóþ÷èì ôàêòîðîì
äëÿ âèçíà÷åííÿ ä³àïàçîíó ðÍ, äîïóñòèìîãî äëÿ êîìï-
ëåêñîóòâîðåííÿ îáðàíèõ ïîë³åëåêòðîë³ò³â, áóäóòü
óìîâè éîí³çàö³¿ Na-ÊÌÖ.
Ñòàá³ëüíà ðîáîòà ï’ºçîêâàðöîâîãî ðåçîíàòîðà çà-
ëåæèòü â³ä ì³öíîñò³ ³ììîá³ë³çàö³¿ ïîë³ìåðíî¿ ïë³âêè
íà ïîâåðõí³ åëåêòðîä³â, íåîáõ³äíî¿ äëÿ ñòâîðåííÿ òàê
çâàíîãî àêóñòè÷íîãî çâ’ÿçêó ïîêðèòòÿ ç åëåêòðîäîì.
Ó ë³òåðàòóð³ íàéá³ëüø ïîøèðåíèìè ñïîñîáàìè öüî-
ãî º ïîïåðåäíº ôîðìóâàííÿ çîëü-ãåëü ìåòîäîì êðåì-
í³éîðãàí³÷íîãî øàðó [27], àáî ïîïåðåäíÿ àäñîðáö³ÿ
ïîë³éîí³â, íàïðèêëàä, òàêèõ ÿê ïîë³åòèëåí³ì³í, ùî
íåçâîðîòíî ñîðáóºòüñÿ íà ïîâåðõí³ ï³äêëàäêè [6, 7,
10, 11].
³äîìî, ùî êàò³îíí³ ïîë³ìåðè ì³öíî ñîðáóþòüñÿ ç
âîäíèõ ðîç÷èí³â íà ïîâåðõí³ êðåìíåçåìíèõ íîñ³¿â äëÿ
âñ³õ çíà÷åíü ðÍ [27]. Ïðè öüîìó ó âèïàäêó, êîëè ïîë³-
ìåðíà ìîëåêóëà ì³ñòèòü ÷åòâåðòèíí³ àìîí³ºâ³ éîíè íà
êîðîòêèõ áîêîâèõ ëàíöþãàõ, äëÿ íå¿ ç’ÿâëÿºòüñÿ ìîæ-
ëèâ³ñòü ðîçòàøîâóâàòèñü ïëàñêî âçäîâæ ïîâåðõí³.
Òîìó ïîïåðåäíüî â ðîáîò³ áóëî äîñë³äæåíî âçàºìî-
ä³þ ïîë³êàò³îííîãî ïîë³ìåðó ÏÃÌÕ ÃÕ ç ìîäåëüíîþ
ïîâåðõíåþ, ÿêîþ áóëà îáðàíà ïîâåðõíÿ âèñîêîäèñïåð-
ñíîãî ï³ðîãåííîãî êðåìíåçåìó À-300, ç âåëè÷èíîþ
ïèòîìî¿ ïîâåðõí³ Sïèò = 230 ì2/ã ³ êîíöåíòðàö³ºþ
â³ëüíèõ ñèëàíîëüíèõ ãðóï αÎÍ = 0,54 ììîëü/ã.
Àäñîðáö³ÿ ÏÃÌÃ ÃÕ íà ïîâåðõí³ êðåìíåçåìó
ìîæå â³äáóâàòèñÿ çà ðàõóíîê åëåêòðîñòàòè÷íèõ ñèë
ïðèòÿãóâàííÿ ì³æ ÷åòâåðòèííèìè àìîí³ºâèìè êàò³î-
íàìè ïîë³ìåðó ³ â³ä’ºìíî çàðÿäæåíîþ ïîâåðõíåþ ïðè
ðÍ ðîç÷èíó âèùå çà òî÷êó íóëüîâîãî çàðÿäó êðåìíå-
çåìó (ðÍ = 2), à òàêîæ çà ðàõóíîê óòâîðåííÿ âîäíåâèõ
çâ’ÿçê³â ì³æ àòîìîì ͳòðîãåíó ³ì³íîãðóïè òà àòîìîì
óäðîãåíó â³ëüíî¿ ñèëàíîëüíî¿ ãðóïè. Ó ²×-ñïåêòðàõ
ïðè öüîìó ñïîñòåð³ãàºòüñÿ çíèæåííÿ ³íòåíñèâíîñò³
ñìóãè ïîãëèíàííÿ â³ëüíèõ ñèëàíîëüíèõ ãðóï ïðè
3750 ñì-1 òà çì³ùåííÿ ¿¿ â ä³àïàçîí íèæ÷èõ ÷àñòîò
(ðèñ. 1). dz çá³ëüøåííÿì ê³ëüêîñò³ ñîðáîâàíîãî ÏÃÌÃ
ÃÕ â ²×-ñïåêòðàõ òàêîæ ñïîñòåð³ãàºòüñÿ çá³ëüøåííÿ
³íòåíñèâíîñò³ ñìóã ïîãëèíàííÿ, ùî õàðàêòåðèçóþòü
àäñîðáîâàíèé ïîë³ìåð. Íàá³ð ñìóã ó ä³àïàçîí³ 2800–
1500 2000 2500 3000 3500
3700 3750 3800
1
2
4
35
8
2
1
3
4
5
8
100
50
6
7
6
7
8
76
5
4
3
2
1
Ï
îã
ëè
íà
íí
ÿ,
%
Õâèëüîâå ÷èñëî, ñì-1
Ðèñ. 1. ²×-ñïåêòðè âèñîêîäèñïåðñíîãî êðåìíåçåìó
À-300 äî (1) ³ ï³ñëÿ àäñîðáö³¿ ç ð³âíîâàæíîãî ðîç÷èíó
10,7 (2); 21,5 (3); 44,8 (4); 68,0 (5); 89,5 (6); 111,0 (7) ³
121,7 ìã/ã ÏÃÌÃ ÃÕ (8)
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
1
2
Q
O
H
, ì
ìî
ëü
/ã
Âì³ñò ÏÃÌà ÃÕ, ììîëü/ã
Ðèñ. 2. Çàëåæí³ñòü ê³ëüêîñò³ â³ëüíèõ ñèëàíîëüíèõ
ãðóï (QOH), ÿê³ âçàºìîä³þòü ç ÏÃÌà ÃÕ, â³ä âì³ñòó
ïîë³åëåêòðîë³òó íà ïîâåðõí³ êðåìíåçåìó À-300: 1 –
åêñïåðèìåíò; 2 – ðîçðàõóíîê (ó ðàç³ âçàºìî䳿 öåíòð
íà öåíòð)
(2)
334
Í.Â. Ãóçåíêî, Î.Ë. Ãàá÷àê, ª.Ì. Ïàõëîâ
3000 ñì-1 íàëåæèòü äî ïðîÿâó ñèìåòðè÷íèõ ³ àñè-
ìåòðè÷íèõ âàëåíòíèõ êîëèâàíü Ñ–Í ó ãðóïàõ ÑÍ2;
ñìóãè ç ìàêñèìóìàìè áëèçüêî 1470 ñì-1 õàðàêòåðè-
çóþòü äåôîðìàö³éí³ êîëèâàííÿ öèõ ãðóï, à ñìóãà ïðè
1640 ñì-1 â³äïîâ³äຠäåôîðìàö³éíèì êîëèâàííÿì
çâ’ÿçêó N–H.
Ïðè âì³ñò³ ÏÃÌà ÃÕ íà ïîâåðõí³ ó ê³ëüêîñò³, äî-
ñòàòí³é äëÿ óòâîðåííÿ ìîíîøàðîâîãî ïîêðèòòÿ ç
ðîçðàõóíêó íà ê³ëüê³ñòü ìîíîìåðíèõ ëàíöþã³â
(0,5 ììîëü/ã SiO2), âæå áëèçüêî 80 % â³ëüíèõ ñèëà-
íîëüíèõ ãðóï êðåìíåçåìó âñòóïàþòü ó âçàºìîä³þ ç
ïîë³åëåêòðîë³òîì.
Ðåçóëüòàòè ïðîâåäåíèõ äîñë³äæåíü ñâ³ä÷àòü ïðî òå,
ùî ÏÃÌà ÃÕ ó ð³âíîâàæíèõ óìîâàõ àêòèâíî âçàº-
ìî䳺 ç ïîâåðõíåþ êðåìíåçåìó, ïðè ÷îìó ñïîñòåð³-
ãàºòüñÿ óòâîðåííÿ äîñèòü ð³âíîì³ðíîãî ¿¿ ïîêðèòòÿ.
Ïîêàçàíî, ùî êîëè â ñèñòåì³ ê³ëüê³ñòü ÏÃÌà ÃÕ íå
ïåðåâèùóº 0,4 ììîëü/ã, êîíôîðìàö³ÿ àäñîðáîâàíîãî
øàðó ïîë³ìåðó áëèçüêà äî ïëàñêî¿, ïðî ùî ñâ³ä÷èòü
âçàºìîä³ÿ àäñîðáåíò : àäñîðáàò, ÿêà çà ê³ëüê³ñíèìè õà-
ðàêòåðèñòèêàìè áëèçüêà äî âçàºìî䳿 öåíòð íà öåíòð
(ðèñ. 2).
Îòðèìàí³ ðåçóëüòàòè íàäàþòü ìîæëèâ³ñòü âèêîðè-
ñòîâóâàòè ÏÃÌÃ ÃÕ ÿê ïðåêóðñîð äëÿ óòâîðåííÿ íà
ïîâåðõí³ ï’ºçîêâàðöîâîãî ðåçîíàòîðà øàðó ç âèñîêîþ
ãóñòèíîþ çàðÿäó äëÿ ïîäàëüøîãî íàíåñåííÿ ïîë³åëåê-
òðîë³òíèõ øàð³â.
Äëÿ äîñë³äæåííÿ ïðîöåñó óòâîðåííÿ áàãàòîøàðî-
âèõ ïîë³åëåêòðîë³òíèõ êîìïëåêñ³â ÿê ïðàâèëî âèêî-
ðèñòîâóþòü ï’ºçîêâàðöîâ³ ñåíñîðè ç çîëîòèìè åëåêò-
ðîäàìè [5, 6, 10, 22]. Âèñîêà âàðò³ñòü ³ â³äñóòí³ñòü
ñåð³éíîãî âèðîáíèöòâà òàêèõ ñåíñîð³â ñòðèìóº ¿õ
øèðîêå çàñòîñóâàííÿ ó â³ò÷èçíÿíîìó àíàë³ç³.  ðî-
áîò³ [26] áóëà ïîêàçàíà ìîæëèâ³ñòü âèêîðèñòàííÿ
â³ò÷èçíÿíèõ ï’ºçîêâàðöîâèõ ðåçîíàòîð³â ³ç ñð³áíèìè
åëåêòðîäàìè äëÿ êîìïëåêñîóòâîðåííÿ âèñîêî- ³ íèçü-
êîìîëåêóëÿðíèõ îðãàí³÷íèõ ñïîëóê, ùî äຠçìîãó çà-
ñòîñîâóâàòè ¿õ ïðè âèçíà÷åíí³ ðå÷îâèí ó ïðîòî÷íî-
³íæåêö³éíîìó àíàë³ç³. Òîìó ìè ââàæàºìî äîö³ëüíèì
âèêîðèñòîâóâàòè ó ñâî¿é ðîáîò³ êâàðöîâ³ ðåçîíàòîðè
ç³ ñð³áíèì ïîêðèòòÿì.
Äëÿ âèì³ðþâàííÿ ê³ëüêîñò³ àäñîðáîâàíèõ ïîë³-
ìåð³â ìåòîäîì ï’ºçîêâàðöîâîãî çâàæóâàííÿ áóâ ðîç-
ðîáëåíèé ñïåö³àëüíèé ñòåíä, ñõåìà ÿêîãî ïîäàíà íà
ðèñ. 3. Ï’ºçîåëåìåíò ÿâëÿº ñîáîþ òîíêó ïëîñêîïàðà-
ëåëüíó êâàðöîâó ïëàñòèíêó ç åëåêòðîäàìè, ðîçòàøî-
âàíèìè â öåíòð³ ïî îáèäâà áîêè ïëàñòèíè. Ñïåö³àëü-
íà îð³ºíòàö³ÿ çð³çó ïëàñòèíêè (ÀÒ-çð³ç) òà ¿¿ ãåîìåòð³ÿ
äàþòü çìîãó çáóäæóâàòè â ò³ë³ ï’ºçîåëåìåíòà êîëè-
âàííÿ çñóâó ïî òîâùèí³, ÿê³ ëîêàë³çóþòüñÿ â öåíò-
ðàëüí³é ï³äåëåêòðîäí³é îáëàñò³. Ïðè öüîìó ïåðè-
ôåð³éí³ îáëàñò³ âèÿâëÿþòüñÿ ïðàêòè÷íî â³ëüíèìè â³ä
êîëèâàíü, ùî äຠçìîãó êð³ïèòè ï’ºçîåëåìåíò ïîáëè-
çó êðà¿â áåç ïîì³òíîãî ïîã³ðøåííÿ éîãî äîáðîòíîñò³.
Âèêîðèñòàí³ êâàðöîâ³ ðåçîíàòîðè ç ïî÷àòêîâèìè ÷àñ-
òîòàìè 8–10 ÌÃö (9 ìì ó ä³àìåòð³), ïîêðèò³ ç îáîõ
ñòîð³í ñð³áíèìè åëåêòðîäàìè (ä³àìåòðîì 4,5 ìì)
ï³ä’ºäíóâàëèñü äî ãåíåðàòîð³â, âèãîòîâëåíèõ íà ëî-
ã³÷íèõ ì³êðîñõåìàõ, ÿê³ ï³äêëþ÷åí³ äî ÷àñòîòîì³ðó
×3 34À. ×àñòîòà âèì³ðþâàëàñü ç òî÷í³ñòþ 0,5 Ãö. Ãå-
íåðàòîðè ï³äêëþ÷àëèñü äî ñòàá³ë³çîâàíîãî áëîêó æèâ-
ëåííÿ 5 Â. Áëîê æèâëåííÿ, ãåíåðàòîðè, íàãð³âà÷ ³ âåí-
òèëÿòîð ðîçòàøîâàí³ ó ïîâ³òðÿíîìó òåðìîñòàò³, äå
ï³äòðèìóâàëàñü ðîáî÷à òåìïåðàòóðà 28±0,1 °Ñ. ßê
íàãð³âà÷ âèêîðèñòîâóâàëè åëåêòðè÷íó ëàìïî÷êó ïî-
òóæí³ñòþ 40 Âò.
Ïåðåä âèâ÷åííÿì ïðîöåñó ïîøàðîâî¿ çáîðêè êâàð-
öîâ³ ïëàñòèíêè çíåæèðþâàëè ç ìåòîþ ã³äðîô³ë³çàö³¿
ï³äêëàäêè, äëÿ ÷îãî ¿õ ïðîìèâàëè ñïî÷àòêó ó áåíçîë³
ïðîòÿãîì 15 õâ., à ïîò³ì ó ñïèðò³.
Äëÿ ñòâîðåííÿ áàãàòîøàðîâèõ ïë³âîê âèêîðèñòî-
âóâàëè ðîçâåäåí³ âîäí³ ðîç÷èíè ïîë³åëåêòðîë³ò³â ç
êîíöåíòðàö³ºþ 1 ìã/ìë. Êðèñòàë êâàðöó ñïî÷àòêó çà-
íóðþâàëè íà 15 õâ. ó 0,1 %-âèé ðîç÷èí ÏÃÌà ÃÕ
Ðèñ. 3. Áëîê-ñõåìà ñòåíäó äëÿ êâàðöîâîãî
ì³êðîçâàæóâàííÿ
Ðèñ. 4. Ñõåìà ïðîöåñó óòâîðåííÿ áàãàòîøàðîâèõ
ïîë³åëåêòðîë³òíèõ ïë³âîê íà ïðèêëàä³ ïàðè ïîë³ìåð³â
– ïîë³àí³îíó, Na-ÊÌÖ òà ïîë³êàò³îíó, ÏÃÌà ÃÕ –
ìåòîäîì ïîøàðîâî¿ àäñîðáö³¿ ïîë³ìåð³â
335
Äîñë³äæåííÿ ïðîöåñó àäñîðáö³¿ ïîë³åëåêòðîë³ò³â ìåòîäîì ï’ºçîêâàðöîâîãî ì³êðîçâàæóâàííÿ
(ðÍ = 6,5) äëÿ óòâîðåííÿ íà ïîâåðõí³ øàðó ïðåêóðñî-
ðó. Âèáðàíèé ÷àñ àäñîðáö³¿ òèïîâèé äëÿ ïîä³áíîãî åê-
ñïåðèìåíòó ³ äîñòàòí³é äëÿ ïîêðèòòÿ êðèñòàëó òàêèì
øàðîì ïîë³ìåðó, ùî ïðèâîäèòü äî çì³íè çíàêà çàðÿäó
ïîâåðõí³, íåîáõ³äíîãî äëÿ êîìïëåêñîóòâîðåííÿ ç íà-
ñòóïíèì ïîë³åëåêòðîë³òîì.
Äëÿ ñòàá³ëüíîãî ôîðìóâàííÿ áàãàòîøàðîâèõ ïîë³-
åëåêòðîë³òíèõ ïë³âîê âàæëèâî, ùîá íà ï³äêëàäö³ óò-
ðèìóâàâñÿ ò³ëüêè ì³öíî ñîðáîâàíèé øàð ïîë³ìåðó,
òîìó ïðîìèâàííÿ º ³ñòîòíèì ìîìåíòîì. Äëÿ öüîãî
ï³ñëÿ åòàïó àäñîðáö³¿ êðèñòàë çàíóðþâàëè íà 1 õâ. ó
äèñòèëüîâàíó âîäó, âèéìàëè, âèñóøóâàëè ³ âèì³ðþ-
âàëè íà ïîâ³òð³ çñóâ ÷àñòîòè. Âèì³ðþâàííÿ ÷àñòîòè
êîëèâàíü êâàðöîâèõ ïëàñòèíîê ïðîâîäèëîñü ï³ñëÿ ¿õ
âèñóøóâàííÿ ³ ñòàá³ë³çàö³¿ ÷àñòîòè (â ìîìåíò âñòàíîâ-
ëåííÿ ð³âíîâàãè), ùî âèêëþ÷ຠâïëèâ ðîç÷èííèêà, çà-
õîïëåíîãî ç ðîç÷èíó àäñîðáîâàíèì øàðîì ïîë³ìåðó.
Ïîò³ì ï³äêëàäêó çàíóðþâàëè ó âîäíèé ðîç÷èí àí³îí-
íîãî ïîë³åëåêòðîë³òó – Na-ÊÌÖ (ðÍ = 7) – íà 15 õâ.
çà òåìïåðàòóðè 25 °Ñ, ïðîìèâàëè, âèñóøóâàëè ³ çíî-
âó âèì³ðþâàëè ÷àñòîòó ï’ºçîêâàðöîâîãî ðåçîíàòîðà.
Ïðîöåñ çáèðàííÿ ÿâëÿº ñîáîþ ÷åðãóâàííÿ öèõ
åòàï³â. Ñõåìà ïðîöåñó óòâîðåííÿ áàãàòîøàðîâèõ ïîë³-
åëåêòðîë³òíèõ ïë³âîê íà ïðèêëàä³ ïàðè ïîë³ìåð³â –
ïîë³àí³îíà Na-ÊÌÖ òà ïîë³êàò³îíà ÏÃÌà ÃÕ ìåòî-
äîì ïîøàðîâî¿ àäñîðáö³¿ ïîë³ìåð³â ïîäàíà íà ðèñ. 4.
Îòæå, íåïàðí³ åòàïè â³äïîâ³äàþòü çàíóðåííþ â ðîç-
÷èí ÏÃÌà ÃÕ, à ïàðí³ – ó ðîç÷èí Na-ÊÌÖ. Ïðîöåäó-
ðó ïîâòîðþâàëè (ïî÷åðãîâî ç ÏÃÌà ÃÕ ³ Na-ÊÌÖ)
äî óòâîðåííÿ 4-õ ïîäâ³éíèõ øàð³â ïîë³ìåð³â. Çì³íà
÷àñòîòè ï’ºçîêâàðöîâîãî ðåçîíàòîðà, ùî ñïîñòåð³ãà-
ëàñü ïðè öüîìó, íàâåäåíà íà ðèñ. 5.
ϳäñòàâèâøè ó ð³âíÿííÿ (1) â³äïîâ³äí³ êîíñòàíòè,
ùî õàðàêòåðèçóþòü ô³çèêî-õ³ì³÷í³ âëàñòèâîñò³ êâàð-
öó ³ õàðàêòåðèñòèêè ï’ºçîêâàðöîãî ðåçîíàòîðà, ìîæå-
ìî îòðèìàòè âèðàç äëÿ âèçíà÷åííÿ ïðèðîñòó ìàñè
ï³ñëÿ êîæíîãî åòàïó àäñîðáö³¿ ïîë³åëåêòðîë³ò³â:
),(
FmA 410451 ⋅
∆
−=∆ ,
äå: ∆mÀ – çì³íà ìàñè, â³äíåñåíà äî ï’ºçîåëåêòðè÷íî¿
ïëîù³ â ã/ì2 (ðèñ. 6).
Âèäíî, ùî ïðè íàíåñåíí³ ÷îòèðüîõ ïîäâ³éíèõ
øàð³â ïîë³åëåêòðîë³ò³â – Na-ÊÌÖ ³ ÏÃÌà ÃÕ – â³äáó-
âàºòüñÿ çíèæåííÿ ÷àñòîòè êîëèâàííÿ êâàðöîâîãî ðå-
çîíàòîðà ïðèáëèçíî íà 1000 Ãö, ùî â³äïîâ³äຠïðè-
ðîñòó ìàñè ñôîðìîâàíî¿ ïîë³ìåðíî¿ ïë³âêè, ð³âíîìó
0,05 ã/ì2 (ðèñ. 5, 6).
Îòæå, ðîçðîáëåíà óñòàíîâêà äëÿ ï’ºçî-êâàðöîâî-
ãî çâàæóâàííÿ äຠçìîãó ðåºñòðóâàòè ïîñòóïîâèé ð³ñò
áàãàòîøàðîâèõ ïîë³åëåêòðîë³òíèõ ïë³âîê, ñôîðìîâà-
íèõ ìåòîäîì ïîøàðîâîãî çáèðàííÿ, ³ äîñë³äæóâàòè
öåé ïðîöåñ çà ð³çíèõ óìîâ.
Âèñíîâêè
Âñòàíîâëåíî, ùî ó âîäíîìó ñåðåäîâèù³ ôîðìóâàí-
íÿ áàãàòîøàðîâî¿ ïë³âêè çà ðàõóíîê óòâîðåííÿ ïîë³-
åëåêòðîë³òíèõ êîìïëåêñ³â ó ðàç³ ïîë³ìåðíî¿ ïàðè
ïîë³ãåêñàìåòèëåíãóàí³äèí ã³äðîõëîðèäó òà íàòð³ºâî¿
ñîë³ êàðáîêñèìåòèëöåëþëîçè ç³ ñòóïåíåì çàì³ùåííÿ
áëèçüêî 10 % ìîæëèâå ïðè ðÍ > 6. Öå äຠìîæëèâ³ñòü
ðåãóëþâàòè ïðîíèêí³ñòü ñò³íêè áàãàòîøàðîâî¿ ïîë³ìåð-
íî¿ ïë³âêè øëÿõîì çíèæåííÿ ðÍ.
Âèÿâëåíî, ùî ïðè àäñîðáö³¿ ÏÃÌà ÃÕ íà âèñîêî-
äèñïåðñíîìó êðåìíåçåì³ ìàðêè À-300, âçÿòîìó ÿê ìî-
äåëüíèé çðàçîê, â³äáóâàºòüñÿ ð³âíîì³ðíå ïîêðèòòÿ ïî-
âåðõí³ ³ óòâîðåííÿ øàðó ïîë³ìåðó ïåðåâàæíî â ïëàñê³é
êîíôîðìàö³¿. Öå äຠçìîãó âèêîðèñòîâóâàòè ÏÃÌà ÃÕ
ÿê ïðåêóðñîð äëÿ ñòâîðåííÿ íà ïîâåðõí³ êâàðöîâîãî
ðåçîíàòîðà øàðó ç âèñîêîþ ãóñòèíîþ çàðÿäó ç ìåòîþ
ñòàá³ë³çàö³¿ ðîáîòè âèì³ðþâàëüíîãî åëåìåíòó.
Ðîçðîáëåíà óñòàíîâêà äëÿ âèì³ðþâàííÿ ê³ëüêîñò³
àäñîðáîâàíèõ ïîë³ìåð³â ìåòîäîì ï’ºçîêâàðöîâîãî
0 1 2 3 4 5 6 7 8
-1400
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
200
ðåçîíàòîð 1 (Elzet 1)
ðåçîíàòîð 2 (Elzet 2)
∆F
, Ã
ö
ʳëüê³ñòü ïîë³ìåðíèõ øàð³â
Ðèñ. 5. Çàëåæí³ñòü ðåçîíàíñíî¿ ÷àñòîòè êîëèâàíü
êâàðöîâîãî ðåçîíàòîðà â³ä ê³ëüêîñò³ íàíåñåíèõ øàð³â
ïðîòèëåæíî çàðÿäæåíèõ ïîë³éîí³â
0 2 4 6 8
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
ðåçîíàòîð 1 (Elzet 1)
ðåçîíàòîð 2 (Elzet 2)
Ï
ðè
ð³
ñò
ì
àñ
è,
ã
/ì
2
ʳëüê³ñòü ïîë³ìåðíèõ øàð³â
Ðèñ. 6. Çàëåæí³ñòü ïðèðîñòó ìàñè êâàðöîâîãî
ðåçîíàòîðà â³ä ê³ëüêîñò³ íàíåñåíèõ øàð³â ïðîòèëåæíî
çàðÿäæåíèõ ïîë³éîí³â
(3)
336
Í.Â. Ãóçåíêî, Î.Ë. Ãàá÷àê, ª.Ì. Ïàõëîâ
çâàæóâàííÿ. Ïîêàçàíî, ùî ïðè íàíåñåíí³ ÷îòèðüîõ
ïîäâ³éíèõ øàð³â ïîë³åëåêòðîë³ò³â Na-ÊÌÖ ³ ÏÃÌÃ
ÃÕ â³äáóâàºòüñÿ çíèæåííÿ ÷àñòîòè êîëèâàííÿ
˳òåðàòóðà
1. Decher G. // Science – 1997. – Vol. 277. – P. 1232–
1236.
2. Bergeron V, Claesson Per M. // Adv. in Colloid and
Interface Sci. – 2002. – 96. – P. 1–20.
3. Blomberg E, Poptoshev E, Claesson PM, Caruso F. //
Langmuir – 2004. – 13, N 20 – P. 5432–5438.
4. Blomberg E, Poptoshev E, Caruso F. // Langmuir. –
2006. – 9, N 22 – P. 4153–4157.
5. Serizawa T., Kawanishi N., Akashi M. // J. of Applied
Polym. Sci. – 2006. – 102, N 4. – P. 3927–3933.
6. Tjipto E., Quinn J.F., Caruso F. // Langmuir. – 2005. –
21, N 19. – P. 8785–8792.
7. De Geest B.G., Skirtach A.G., De Beer T.R.M.,
Suhorukov G.B., Bracke L., Baeyens W.R.G., Demeester
J., De Smedt S.C. // Polyelectrolyte Capsules. Macromol.
Rapid Commun. – 2007. – 28. – P. 88–95.
8. De Geest B.G., Dåjugnat C., Verhoeven E., Suhorukov
G.B., Jonas A.M., Plain J., Demeester J., De Smedt S.C.
// J. of Controlled Release – 2006. – 116. – P. 159–169.
9. Picart C., Lavalle Ph., Hubert P., Cuisinier F.J.G.,
Decher G., Schaaf P., Voegel J.C. // Langmuir. – 2001. –
17, 23. – P. 7414–7424.
10. Zelikin A.N., Quinn J.F., Caruso F. //
Biomacromolecules. – 2006. – 7. – P. 27–30.
11. Schuetz P., Caruso F. // Adv. Funct. Mater. – 2003. –
13, N 12. – P. 929–937.
12. Áàëàáóøåâè÷ Í.Ã., Ñóõîðóêîâ Ã.Á., Ëàðèîíîâà Í.È.
// Âåñòí. Ìîñê. óí-òà. Ñåð. 2. Õèìèÿ. – 2002. – 43,
¹ 6. – Ñ. 374–377.
13. Yu A., Wang Y., Barlow E., Caruso F. // Adv. Materials.
– 2005. – 17. – P. 1737–1741.
14. Antipov A.A., Suhorukov G.B. // Adv. in Colloid and
Interface Sci. – 2004. – 111. – P. 49–61.
15. De Geest B.G., Sanders N.N. , Suhorukov G.B.,
Deteester J. , De Smedt S.C. // Chem. Soc. Rev. – 2007.
– Vol. 36. – P. 636–649.
16. Caruso F., Caruso R.A., and Möhwald H. // Science.
– 1998. – 282. – P. 1111–1114.
17. Äåçèíôåêöèîííûå ñðåäñòâà. Ñïðàâî÷íèê. ×. 1. /
Ïîä ðåä. À.À. Ìîíèñîâà, Ì.Ã.Øàíäàëû. – Ì.: ÒÎÎ
«Ðàðîãú», 1996.
18. Áèîñòîéêîñòü ìàòåðèàëîâ. Ñïðàâî÷íèê. / Ïîä ðåä.
Á.Â.Áî÷àðîâà, À.À.Ãåðàñèìåíêî, È.À.Êîðîâèíà. – Ì.:
ÀÍ ÑÑÑÐ, 1986.
19. Ãóðåâè÷ Å.Ñ., Ðóõàäçå Å.Ã., Ôðîñò À.Ì. Çàùèòà îò
áèîîáðàñòàíèÿ. – Ì.: Íàóêà, 1989.
20. Èâàíîâ Â.Ì., Ñåìåíåíêî Ê.À., Ïðîõîðîâà Ã.Â.,
Ñèìîíîâ Å.Ô. Íàòðèé (Àíàëèòè÷åñêàÿ õèìèÿ
ýëåìåíòîâ). – Ì.: Íàóêà, 1986. – 255 ñ.
21. Àëüáåðò À., Ñåðæåíò Å. Êîíñòàíòû èîíèçàöèè
êèñëîò è îñíîâàíèé. / Ïîä ðåä. Á.À. Ïîðàé-Êîøèöà.
Ïåð. ñ àíãë. – Ë.: Õèìèÿ, 1964. – 180ñ.
22. Salomàki M., Loikas K., Kankare J. // Anal. Chem. –
2003. – 75, N 21. – P. 5895 -5904.
23. Allgen L. // J. of Polym. Sci. – 1954. – 14, N 75. –
P. 281–286.
24. Öåëëþëîçà è åå ïðèìåíåíèå / Ïîä ðåä. Í. Áàéêëçà
è Ë. Ñåãàëà. Ïåð. ñ àíãë. Â 2 òîìàõ. Òîì 2. – Ì.: Ìèð,
1974 – 510ñ.
25. Õèìè÷åñêàÿ ýíöèêëîïåäèÿ.  5 òîìàõ. Òîì 1. –
Ì.: Ñîâåòñêàÿ ýíöèêëîïåäèÿ, 1988. – 623ñ.
26. Êàëìûêîâà Å.Í., Åðìîëàåâà Ò.Í., ßðåìèí Ñ.À. //
Âåñòí. Ìîñê. óí-òà. Ñåð. 2. Õèìèÿ. – 2002. – 43, ¹ 6.
– Ñ. 399–403.
27. Àéëåð Ð. Õèìèÿ êðåìíåç¸ìà / Ïåð. ñ àíãë.  2
òîìàõ. – Ì.: Ìèð, 1982. –– 1127ñ.
Íàä³éøëà äî ðåäàêö³¿ 22 ÷åðâíÿ 2008 ð.
êâàðöîâîãî ðåçîíàòîðà íà 1000 Ãö, ÿêå â³äïîâ³äàº
ïðèðîñòó ìàñè ñôîðìîâàíî¿ ïîë³ìåðíî¿ ïë³âêè, ð³âíî-
ìó 0,05 ã/ì2.
′
337
Äîñë³äæåííÿ ïðîöåñó àäñîðáö³¿ ïîë³åëåêòðîë³ò³â ìåòîäîì ï’ºçîêâàðöîâîãî ì³êðîçâàæóâàííÿ
Èññëåäîâàíèå ïðîöåññà àäñîðáöèè ïîëèýëåêòðîëèòîâ ìåòîäîì
ïüåçîêâàðöåâîãî ìèêðîâçâåøèâàíèÿ
Í.Â. Ãóçåíêî, À.Ë. Ãàá÷àê, Å.Ì. Ïàõëîâ
Èíñòèòóò õèìèè ïîâåðõíîñòè èì. À.À. ×óéêî ÍÀÍ Óêðàèíû
17, Ãåíåðàëà Íàóìîâà, Êèåâ, 03164, Óêðàèíà
 ðîáîòå ìåòîäîì ïüåçîêâàðöåâîãî ìèêðîâçâåøèâàíèÿ èññëåäîâàí ïðîöåññ îáðàçîâàíèÿ
ìíîãîñëîéíûõ ïîëèýëåêòðîëèòíûõ ïëåíîê íà ïðèìåðå ïàðû ïðîòèâîïîëîæíî çàðÿæåííûõ
ïîëèàíèîíà (íàòðèåâîé ñîëè êàðáîêñèìåòèëöåëëþëîçû) è ïîëèêàòèîíà
(ïîëèãåêñàìåòèëåíãóàíèäèí ãèäðîõëîðèäà). Óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðè íàíåñåíèè ÷åòûðåõ äâîéíûõ
ñëîåâ ïîëèýëåêòðîëèòîâ ïðîèñõîäèò ñíèæåíèå ÷àñòîòû êîëåáàíèé êâàðöåâîãî ðåçîíàòîðà íà
1000 Ãö, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ïðèðîñòó ìàññû ñôîðìèðîâàííîé ïîëèìåðíîé ïëåíêè, ðàâíîìó
0,05 ã/ì2.
Investigation of polyelectrolyte adsorption process by quartz crystal microbalance
method
N.V. Guzenko, A.L. Gabchak, E.M. Pakhlov
Î.Î. Chuiko Institute of Surface Chemistry NAS of Ukraine
17, General Naumov str., Kyiv, 03164, Ukraine
The process of multilayer polyelectrolyte coating formation have been investigated by quartz crystal
microbalance method using the couple of oppositely charged polyanion – carboxymethylcellulose sodium
salt and polycation – polyhexamethylenguanidine hydrochloride. Vibration frequency reduction of quartz
crystal resonator, equal to 1000 Hz, was found to occur at four double layer coating, which corresponds
to 0,05 g/m2 of mass increase of polymer coating formed.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-7315 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0203-3275 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-11-28T12:56:30Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Гузенко, Н.В. Габчак, О.Л. Пахлов, Є.М. 2010-03-26T16:57:13Z 2010-03-26T16:57:13Z 2008 Дослідження процесу адсорбції поліелектролітів методом п'єзокварцового мікрозважування / Н.В. Гузенко, О.Л. Габчак, Є.М. Пахлов // Полімер. журн. — 2008. — Т. 30, № 4. — С. 331-337. — Бібліогр.: 27 назв. — укp. 0203-3275 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7315 544.723 + 544.023 + 544.6.018 + 53.082 Методом п’єзокварцового мікрозважування досліджено процес утворення багатошарових поліелектролітних плівок на прикладі пари протилежно заряджених поліаніона (натрієвої солі карбоксиметилцелюлози) та полікатіона (полігексаметиленгуанідин гідрохлориду). Встановлено, що при нанесенні чотирьох подвійних шарів поліелектролітів відбувається зниження частоти коливання кварцового резонатора на 1000 Гц, яке відповідає приросту маси сформованої полімерної плівки, рівному 0,05 г/м2. В роботе методом пьезокварцевого микровзвешивания исследован процесс образования многослойных полиэлектролитных пленок на примере пары противоположно заряженных полианиона (натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы) и поликатиона (полигексаметиленгуанидин гидрохлорида). Установлено, что при нанесении четырех двойных слоев полиэлектролитов происходит снижение частоты колебаний кварцевого резонатора на 1000 Гц, что соответствует приросту массы сформированной полимерной пленки, равному 0,05 г/м2. The process of multilayer polyelectrolyte coating formation have been investigated by quartz crystal microbalance method using the couple of oppositely charged polyanion – carboxymethylcellulose sodium salt and polycation – polyhexamethylenguanidine hydrochloride. Vibration frequency reduction of quartz crystal resonator, equal to 1000 Hz, was found to occur at four double layer coating, which corresponds to 0,05 g/m2 of mass increase of polymer coating formed. uk Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України Структура і властивості Дослідження процесу адсорбції поліелектролітів методом п’єзокварцового мікрозважування Исследование процесса адсорбции полиэлектролитов методом пьезокварцевого микровзвешивания Investigation of polyelectrolyte adsorption process by quartz crystal microbalance method Article published earlier |
| spellingShingle | Дослідження процесу адсорбції поліелектролітів методом п’єзокварцового мікрозважування Гузенко, Н.В. Габчак, О.Л. Пахлов, Є.М. Структура і властивості |
| title | Дослідження процесу адсорбції поліелектролітів методом п’єзокварцового мікрозважування |
| title_alt | Исследование процесса адсорбции полиэлектролитов методом пьезокварцевого микровзвешивания Investigation of polyelectrolyte adsorption process by quartz crystal microbalance method |
| title_full | Дослідження процесу адсорбції поліелектролітів методом п’єзокварцового мікрозважування |
| title_fullStr | Дослідження процесу адсорбції поліелектролітів методом п’єзокварцового мікрозважування |
| title_full_unstemmed | Дослідження процесу адсорбції поліелектролітів методом п’єзокварцового мікрозважування |
| title_short | Дослідження процесу адсорбції поліелектролітів методом п’єзокварцового мікрозважування |
| title_sort | дослідження процесу адсорбції поліелектролітів методом п’єзокварцового мікрозважування |
| topic | Структура і властивості |
| topic_facet | Структура і властивості |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7315 |
| work_keys_str_mv | AT guzenkonv doslídžennâprocesuadsorbcíípolíelektrolítívmetodompêzokvarcovogomíkrozvažuvannâ AT gabčakol doslídžennâprocesuadsorbcíípolíelektrolítívmetodompêzokvarcovogomíkrozvažuvannâ AT pahlovêm doslídžennâprocesuadsorbcíípolíelektrolítívmetodompêzokvarcovogomíkrozvažuvannâ AT guzenkonv issledovanieprocessaadsorbciipoliélektrolitovmetodompʹezokvarcevogomikrovzvešivaniâ AT gabčakol issledovanieprocessaadsorbciipoliélektrolitovmetodompʹezokvarcevogomikrovzvešivaniâ AT pahlovêm issledovanieprocessaadsorbciipoliélektrolitovmetodompʹezokvarcevogomikrovzvešivaniâ AT guzenkonv investigationofpolyelectrolyteadsorptionprocessbyquartzcrystalmicrobalancemethod AT gabčakol investigationofpolyelectrolyteadsorptionprocessbyquartzcrystalmicrobalancemethod AT pahlovêm investigationofpolyelectrolyteadsorptionprocessbyquartzcrystalmicrobalancemethod |