Дослідження реологічних властивостей суспензій пірогенного кремнезему, модифікованого полідиметилсилоксаном, у вазеліновій олії
The effect of the surface modification of fumed silica (SiO2) with poly(dimethylsiloxane) (PDMS) on the rheological properties of its suspensions in vaseline oil has been studied in the current work. The composites with different polymer content (from 5 to 40 wt. %) were synthesized by using the met...
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2019
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/511 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543909841207296 |
|---|---|
| author | Goncharuk, O. V. Sulym, I. Ya. |
| author_facet | Goncharuk, O. V. Sulym, I. Ya. |
| author_sort | Goncharuk, O. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:03:19Z |
| description | The effect of the surface modification of fumed silica (SiO2) with poly(dimethylsiloxane) (PDMS) on the rheological properties of its suspensions in vaseline oil has been studied in the current work. The composites with different polymer content (from 5 to 40 wt. %) were synthesized by using the method of liquid phase adsorption modification of silica with linear PDMS-1000 (molecular weight Wm ? 7960, degree of polymerization dp = 105). It is shown that the structural and morphological characteristics of SiO2/PDMS composites are significantly different from those for the initial silica, and depend on the concentration of PDMS. In particular, the specific surface area of the composites, determined by the method of low-temperature desorption of argon, is inversely correlated with the content of polymer. The morphology of SiO2/PDMS composites and aggregation of primary particles of fumed silica strongly depends on the method of liquid phase adsorption modification: the initial fumed SiO2 has a wider distribution of aggregates in size than that in polymer composites according to AFM data. Suspensions with a solid phase concentration (SiO2/PDMS) of 5 wt. % in a lyophilic dispersion medium (vaseline oil) demonstrate typical thixotropic behavior with a characteristic hysteresis loop on the rheogram, corresponding to increasing the destruction of the dispersion structure while stepwise shear rate increment and partial its restoration while subsequent stepwise shear rate decrement. Both the effective viscosity values corresponding to the maximum destruction of the suspension structure obtained at high shear rates and the effective viscosity values corresponding to partial restoration of the structure in the subsequent stepwise shear rate decrement mode decrease with increasing polymer content in the studied composites. However, it has been found that the initial values of the effective viscosity for the studied dispersions with a practically almost intact structure (at the lowest shear rates) are higher for dispersions of SiO2/PDMS composites with a low concentration of PDMS 10–20 wt. % compared with similar suspensions of the initial silica. A correlation between the effective viscosity and the specific surface area of composites is shown. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:42Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-511 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:02Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5112022-06-29T10:03:19Z Study of rheological properties of vaseline oil suspensions of fumed silica modified with poly(dimethylsiloxane) Исследование реологических свойств суспензий пирогенного кремнезема, модифицированного полидиметилсилоксаном, в вазелиновом масле Дослідження реологічних властивостей суспензій пірогенного кремнезему, модифікованого полідиметилсилоксаном, у вазеліновій олії Goncharuk, O. V. Sulym, I. Ya. fumed silica poly(dimethylsiloxane) polymer nanocomposites adsorption modification atomic force microscopy rheological properties пірогенний кремнезем полідиметилсилоксан полімерні нанокомпозити адсорбційне модифікування атомно-силова мікроскопія реологічні властивості пирогенный кремнезем полидиметилсилоксан полимерные нанокомпозиты адсорбционное модифицирование атомно-силовая микроскопия реологические свойства The effect of the surface modification of fumed silica (SiO2) with poly(dimethylsiloxane) (PDMS) on the rheological properties of its suspensions in vaseline oil has been studied in the current work. The composites with different polymer content (from 5 to 40 wt. %) were synthesized by using the method of liquid phase adsorption modification of silica with linear PDMS-1000 (molecular weight Wm ? 7960, degree of polymerization dp = 105). It is shown that the structural and morphological characteristics of SiO2/PDMS composites are significantly different from those for the initial silica, and depend on the concentration of PDMS. In particular, the specific surface area of the composites, determined by the method of low-temperature desorption of argon, is inversely correlated with the content of polymer. The morphology of SiO2/PDMS composites and aggregation of primary particles of fumed silica strongly depends on the method of liquid phase adsorption modification: the initial fumed SiO2 has a wider distribution of aggregates in size than that in polymer composites according to AFM data. Suspensions with a solid phase concentration (SiO2/PDMS) of 5 wt. % in a lyophilic dispersion medium (vaseline oil) demonstrate typical thixotropic behavior with a characteristic hysteresis loop on the rheogram, corresponding to increasing the destruction of the dispersion structure while stepwise shear rate increment and partial its restoration while subsequent stepwise shear rate decrement. Both the effective viscosity values corresponding to the maximum destruction of the suspension structure obtained at high shear rates and the effective viscosity values corresponding to partial restoration of the structure in the subsequent stepwise shear rate decrement mode decrease with increasing polymer content in the studied composites. However, it has been found that the initial values of the effective viscosity for the studied dispersions with a practically almost intact structure (at the lowest shear rates) are higher for dispersions of SiO2/PDMS composites with a low concentration of PDMS 10–20 wt. % compared with similar suspensions of the initial silica. A correlation between the effective viscosity and the specific surface area of composites is shown. В работе проведено исследование влияния модифицирования поверхности пирогенного кремнезема (SiO2) полидиметилсилоксаном (ПДМС) на реологические свойства его суспензий в вазелиновом масле. Методом жидкофазного адсорбционного модифицирования кремнезема линейным полидиметилсилоксаном ПДМС-1000 (молекулярная масса Мм ? 7960, степень полимеризации стпол = 105) были синтезированы композиты с содержанием полимера от 5 до 40 масс. %. Показано, что структурные и морфологические характеристики композитов SiO2/ПДМС значительно отличаются от таковых для исходного кремнезема и зависят от концентрации ПДМС. В частности, удельная поверхность композитов, определенная методом низкотемпературной десорбции аргона, обратно коррелирует с содержанием полимера. Морфология композитов SiO2/ПДМС и агрегация первичных частиц высокодисперсного кремнезема значительно зависят от их модифицирования полимером: по данным АСМ исходному пирогенному SiO2 присуще более широкое распределение агрегатов по размеру, чем в полученных полимерных композитах. Суспензии с концентрацией твердой фазы (SiO2/ПДМС) 5 масс. % в лиофильной дисперсионной среде (вазелиновом масле) демонстрируют типичное тиксотропное поведение с характерной петлей гистерезиса на реограмме, соответствующей разрушению структуры дисперсии при увеличении скорости сдвига и частичному ее восстановлению при обратном уменьшении скорости сдвига. Как значения эффективной вязкости, соответствующие максимально разрушенной структуре суспензии, полученные при высоких скоростях сдвига, так и значения эффективной вязкости, соответствующие частичному восстановлению структуры в режиме последующего ступенчатого снижения скоростей сдвига, уменьшаются с увеличением содержания полимера в исследуемых композитах. Однако было выявлено, что начальные значения эффективной вязкости для исследуемых дисперсий с практически неразрушенной структурой (при самых низких скоростях сдвига) выше для дисперсий композитов SiO2/ПДМС с невысокой концентрацией ПДМС (10–20 масс. %) по сравнению с аналогичными суспензиями исходного кремнезема. Показана корреляция между эффективной вязкостью и удельной поверхностью композитов. У роботі проведено дослідження впливу модифікування поверхні пірогенного кремнезему (SiO2) полідиметилсилоксаном (ПДМС) на реологічні властивості його суспензій у вазеліновій олії. Методом рідкофазного адсорбційного модифікування кремнезему лінійним полідиметилсилоксаном ПДМС-1000 (молекулярна маса Мм ? 7960, ступінь полімеризації стпол = 105) було синтезовано серію композитів з вмістом полімера від 5 до 40 мас. %. Показано, що структурні і морфологічні характеристики композитів SiO2/ПДМС значно відрізняються від таких для вихідного кремнезему і залежать від концентрації ПДМС. Зокрема, питома поверхня композитів, визначена методом низькотемпературної десорбції аргону, обернено корелює з вмістом полімеру. Морфологія композитів SiO2/ПДМС та агрегація первинних частинок високодисперсного кремнезему значно залежить від їх модифікації при рідкофазній адсорбції: за даними АСМ, вихідному пірогенному SiO2 притаманний більш широкий розподіл агрегатів за розміром, ніж в отриманих полімерних композитах. Суспензії з концентрацією твердої фази (SiO2/ПДМС) 5 мас. % в ліофільному дисперсійному середовищі (вазеліновій олії) демонструють типову тиксотропну поведінку з характерною петлею гістерезису на реограмі, яка відповідає руйнуванню структури суспензії при збільшенні швидкості зсуву та частковому її відновленню при зворотному зменшенні швидкості зсуву. Загальні величини ефективної в’язкості, отримані при високих градієнтах швидкості зсуву, що відповідають максимально зруйнованій структурі суспензії, і значення ефективної в’язкості, що відповідають частковому відновленню структури в режимі зменшення градієнта швидкості зсуву, зменшуються зі збільшенням вмісту полімера в досліджуваних композитах. Однак було виявлено, що початкові значення ефективної в’язкості для досліджуваних суспензій з практично незруйнованою структурою (при низьких градієнтах швидкості зсуву) вищі для дисперсій композитів SiO2/ПДМС з невисокою концентрацією ПДМС (10–20 мас. %) порівняно з аналогічними суспензіями вихідного кремнезему. Показано кореляцію між ефективною в’язкістю суспензій і питомою поверхнею композитів. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2019-09-02 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/511 10.15407/hftp10.03.238 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 10 No. 3 (2019): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 238-247 Химия, физика и технология поверхности; Том 10 № 3 (2019): Химия, физика и технология поверхности; 238-247 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 10 № 3 (2019): Хімія, фізика та технологія поверхні; 238-247 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp10.03 uk https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/511/514 Copyright (c) 2019 O. V. Goncharuk, I. Ya. Sulym |
| spellingShingle | пірогенний кремнезем полідиметилсилоксан полімерні нанокомпозити адсорбційне модифікування атомно-силова мікроскопія реологічні властивості Goncharuk, O. V. Sulym, I. Ya. Дослідження реологічних властивостей суспензій пірогенного кремнезему, модифікованого полідиметилсилоксаном, у вазеліновій олії |
| title | Дослідження реологічних властивостей суспензій пірогенного кремнезему, модифікованого полідиметилсилоксаном, у вазеліновій олії |
| title_alt | Study of rheological properties of vaseline oil suspensions of fumed silica modified with poly(dimethylsiloxane) Исследование реологических свойств суспензий пирогенного кремнезема, модифицированного полидиметилсилоксаном, в вазелиновом масле |
| title_full | Дослідження реологічних властивостей суспензій пірогенного кремнезему, модифікованого полідиметилсилоксаном, у вазеліновій олії |
| title_fullStr | Дослідження реологічних властивостей суспензій пірогенного кремнезему, модифікованого полідиметилсилоксаном, у вазеліновій олії |
| title_full_unstemmed | Дослідження реологічних властивостей суспензій пірогенного кремнезему, модифікованого полідиметилсилоксаном, у вазеліновій олії |
| title_short | Дослідження реологічних властивостей суспензій пірогенного кремнезему, модифікованого полідиметилсилоксаном, у вазеліновій олії |
| title_sort | дослідження реологічних властивостей суспензій пірогенного кремнезему, модифікованого полідиметилсилоксаном, у вазеліновій олії |
| topic | пірогенний кремнезем полідиметилсилоксан полімерні нанокомпозити адсорбційне модифікування атомно-силова мікроскопія реологічні властивості |
| topic_facet | fumed silica poly(dimethylsiloxane) polymer nanocomposites adsorption modification atomic force microscopy rheological properties пірогенний кремнезем полідиметилсилоксан полімерні нанокомпозити адсорбційне модифікування атомно-силова мікроскопія реологічні властивості пирогенный кремнезем полидиметилсилоксан полимерные нанокомпозиты адсорбционное модифицирование атомно-силовая микроскопия реологические свойства |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/511 |
| work_keys_str_mv | AT goncharukov studyofrheologicalpropertiesofvaselineoilsuspensionsoffumedsilicamodifiedwithpolydimethylsiloxane AT sulymiya studyofrheologicalpropertiesofvaselineoilsuspensionsoffumedsilicamodifiedwithpolydimethylsiloxane AT goncharukov issledovaniereologičeskihsvojstvsuspenzijpirogennogokremnezemamodificirovannogopolidimetilsiloksanomvvazelinovommasle AT sulymiya issledovaniereologičeskihsvojstvsuspenzijpirogennogokremnezemamodificirovannogopolidimetilsiloksanomvvazelinovommasle AT goncharukov doslídžennâreologíčnihvlastivostejsuspenzíjpírogennogokremnezemumodifíkovanogopolídimetilsiloksanomuvazelínovíjolíí AT sulymiya doslídžennâreologíčnihvlastivostejsuspenzíjpírogennogokremnezemumodifíkovanogopolídimetilsiloksanomuvazelínovíjolíí |