Синтез та властивості нанокомпозитів на основі фосфату цинку та пірогенного кремнезему
The aim of the work was to synthesize nanocomposites based on pyrogenic silica and zinc phosphate by a simple method without using a large amount of solvent and to study the characteristics and properties of the obtained materials. The dual systems of zinc phosphate/pyrogenic silica with the differe...
Збережено в:
| Дата: | 2020 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2020
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/709 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Surface |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Surface| _version_ | 1869291871016058880 |
|---|---|
| author | Богатирьов, В. М. Борисенко, М. В. Галабурда, М. В. Оранська, О. І. |
| author_facet | Богатирьов, В. М. Борисенко, М. В. Галабурда, М. В. Оранська, О. І. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "В. М. Богатирьов",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О.Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "М. В. Борисенко",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О.Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "М. В. Галабурда",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О.Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "О. І. Оранська",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О.Чуйка Національної академії наук України"
}
] |
| author_sort | Богатирьов, В. М. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2021-03-01T11:03:55Z |
| description | The aim of the work was to synthesize nanocomposites based on pyrogenic silica and zinc phosphate by a simple method without using a large amount of solvent and to study the characteristics and properties of the obtained materials. The dual systems of zinc phosphate/pyrogenic silica with the different ratio of components were synthesized via mechanical grinding in a porcelain drum ball mill of fumed silica (Orysyl A-380), zinc acetate (Zn(CH3COO)2·2H2O) and phosphoric acid with distilled water, followed by air-drying in an oven at 125 °C (2 h) and calcination in a muffle oven at 450 °C for 2 h. The zinc phosphate content was 0.1, 0.2, and 0.3 mmol per 1 g of SiO2. The control sample (ZP-K) was synthesized by thermal treatment of the precipitate, formed after mixing on a magnetic stirrer an aqueous solution of zinc acetate with the addition dropwise of phosphoric acid, without the use of SiO2.  X-ray diffraction studies of the nanocomposites confirmed the formation of the crystalline phase of Zn3(PO4)2·4H2O (orthorhombic modification) both in the silica-containing  and control ZP-K samples after air drying at 125 °C, while heat treatment at 450 °C leaded to the formation of the anhydrous monoclinic Zn3(PO4)2 phase. The content of the zinc phosphate in the dual composites was 0.1, 0.2, and 0.3 mmol per 1 g of SiO2. The IR spectra of the nanocomposites indicated the presence of absorption bands in the range of 3760-3600 cm-1, which were attributed to the unequal structural ‒OH groups of silicon and phosphorus atoms. It was found that the presence of zinc phosphate on the SiO2 surface does not cause the chemical interaction with silica during heat treatment of composites in air even at 900-1000 °C. It was shown that the ability of Zn3(PO4)2/SiO2 composites to adsorb water vapor decreases with increasing amount of modifying compound. The effect of the obtained phosphorus-containing nanocomposite on the thermal stability of an alkyd polymer matrix was considered.
  |
| doi_str_mv | 10.15407/Surface.2020.12.179 |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:13Z |
| format | Article |
| fulltext |
Поверхность. 2020. Вып. 12(27). С. 179–192 179
УДК 546.47+546.18 doi: 10.15407/Surface.2020.12.179
СИНТЕЗ ТА ВЛАСТИВОСТІ НАНОКОМПОЗИТІВ НА
ОСНОВІ ФОСФАТУ ЦИНКУ ТА ПІРОГЕННОГО
КРЕМНЕЗЕМУ
В. М. Богатирьов, М. В. Борисенко, М. В. Галабурда, О.І. Оранська
Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
вул. Генерала Наумова 17, Київ, 03164, Україна, e-mail: vbogat@ukr.net
Синтезовано серія зразків кремнезему, модифікованого фосфатом цинку
(SiO2/Zn3(PO4)2) з використанням двостадійного методу, включаючи механічну обробку в
фарфоровому барабані кульового млина суміші пірогенного кремнезему, ацетату цинку,
фосфорної кислоти з дистильованою водою, з наступним сушінням порошку при 125 °С
та завершальній термообробці зразків при 450 °С. Вміст фосфату цинку складало 0,1, 0,2
і 0,3 ммоль в розрахунку на 1 г SiO2. Встановлено формування кристалічної фази
кристалогідрату Zn3 (PO4)2 4H2O (орторомбічна модифікація) після 125 °С та безводної
моноклінної фази Zn3(PO4)2 на поверхні кремнезему при 450 °С. Методом ІЧ-Фур'є
спектроскопії дифузного відбиття показано присутність смуг поглинання в області
3760-3600 см-1, які можна віднести до нерівноцінних структурних груп ‒ОН атомів
кремнію та фосфору. З’ясовано, що збільшення кількості фосфату цинку в зразках
супроводжується зменшенням питомої поверхні і показників вологопоглинання. Показано
вплив отриманих фосфоровмісних нанокомпозитів на термостабільність алкідної
полімерної матриці з використанням методу термогравіметрії.
Ключові слова: фосфат цинку, пірогенний кремнезем, термоокислювальна деструкція,
нанокомпозит, вологопоглинання, термостійкість, поверхневі активні центри.
Вступ
Перспективність використання пірогенного кремнезему для синтезу
нанокомпозитів обумовлена декількома важливими чинниками. Він являє собою
нанорозмірну матрицю, яку можна використовувати для синтезу сполук інших металів.
Високодисперсний стан кремнезему дозволяє використовувати розвинуту поверхню
частинок SiO2 (100-400 м2/г) для адсорбції сполук металів та подальшого їх перетворення
у кристалічний або аморфний стан (гідроксиди, оксиди, фосфати та ін.). Таким чином,
поверхневий адсорбційний шар частинок кремнезему з діаметром 4-40 нм може
використовуватися як нанореактор при синтезі наночастинок сполук металів. У кінцевому
результаті утворюється подвійна система: нанорозмірні частинкики сполук металів–
пірогенний кремнезем. Такі кремнеземні нанокомпозити можуть використовуватися у
каталізі, біотехнології та як функціоналізовані наповнювачі полімерних матеріалів.
Металофосфати використовуються у створенні термостійких клеїв для кераміки та
металів, виготовлення захисних вогнетривких та електроізоляційних покриттів і
матеріалів [1]. Окремий інтерес становить використання фосфату цинку. Синтез якого
відбувається при взаємодії оксиду цинку і фосфорної кислоти за реакцією
3ZnO + 2H3PO4= Zn3(PO4)2 + 3H2O (1)
В присутності води утворюється кристалогідрат Zn3(PO4)2·4Н2О – гопеіт. Це
перший керамічний клей-цемент біомедичного призначення, що був використаний у
180
стоматологічній практиці. Однак, зі створенням і розвитком нових стоматологічних
матеріалів та технологій для зубних протезів, він потребує вдосконалення [2].
Фосфат цинку Zn3(PO4)2·nH2O, де n = 2-4 розглядається як перспективний
антикорозійний пігмент білого кольору, який малорозчинний у воді та легкорозчинний у
кислотах [3]. Протягом останніх двох десятків років цей порошковий пігмент
постачається на ринок України під марками різних виробників: ЦФ («Кронакрил»), PZ20
(“SNCZ”) та ін. У більшості торговельних пропозиціях фосфат цинку представлений у
вигляді готових антикорозійних ґрунтовок.
Літературні дані вказують, що сучасні дослідження, які пов’язані з синтезом і
вивченням ефективності фосфату цинку, були направлені ,в основному, на покращення
технологій виробництва та отримання нанорозмірних порошків [4-9]. Новим напрямком
вивчення є розвиток біомедичних застосувань наноматеріалів на його основі [10-12 ].
Метою роботи було синтезувати нанокомпозити на основі пірогенного кремнезему
і фосфату цинку простим методом без використання великої кількості розчинника та
дослідження характеристик і властивостей нового матеріалу.
Матеріали та методи
Як кремнеземний носій використано пірогенний кремнезем марки Орісіл А-380
(Калуш, Україна); ацетат цинку двоводний Zn(CH3COO)2·2H2O, («чда» Хімлаборреактив);
кислота ортофосфорна Н3РО4, (85 %-на, Хімлаборреактив) та дистильована вода.
В роботі синтезовано зразки подвійної системи фосфат цинку/пірогенний
кремнезем із різним співвідношенням компонентів (табл. 1). Синтез нанокомпозитів
проводили за загальною схемою: у порцеляновому барабані кульового млина ємністю 2 л
перетирали разом протягом 3 годин пірогенний кремнезем, ацетат цинку та фосфорну
кислоту з дистильованою водою. Одержаний порошок просіювали на ситі 0,5 мм та
висушували на повітрі у сушильній шафі 2 год при 125 °С. Далі відбирали проби для
досліджень та прожарювали у муфельній шафі при 450 °С протягом 2 год. Синтезовані
зразки були позначені як 01ZP, 02ZP та 03ZP. Назва зразків відповідає кількості ммоль
фосфату цинку на 1 г кремнезему. Наприклад, зразок 01ZP (Zinc Phosphate) містить 0,1
ммоль фосфату цинку на 1 г SiO2. Зразки 02ZP та 03ZP – 0,2 і 0,3 ммоль фосфату цинку,
відповідно. До скороченої назви зразків додавали позначення 125 та 450, що відповідало
температурній обробці зразків (01ZP-125 та 01ZP-450, відповідно).
Контрольний зразок ZP-К був синтезований без використання пірогенного
кремнезему шляхом перемішування на магнітній мішалці водного розчину ацетату цинку
при додаванні по краплям фосфорної кислоти. Перемішування суспензії проводили 15 хв.
Після чого спостерігалося швидке утворення осаду білого кольору, який декантували,
висушували та прожарювали за попередньою схемою.
Таблиця 1. Співвідношення компонентів при синтезі зразків
Назва зразка Кремнезем
А-380 «Орісіл», г
Zn(CH3COO)2·2H2O,
г
H3PO4 (85 %),
г
Н2О дист.,
г
01ZP 50,06 3,29 1,17 19,30
02ZP 50,05 6,58 2,32 14,41
03ZP 50,00 9,89 3,48 23,60
ZP-К - 9,87 3,44 65,12
Рентгенофазовий аналіз проводили на дифрактометрі ДРОН-УМ1 з
випромінюванням Cu Kα лінії анода з графітовим монохроматором в відбитому пучку при
геометрії зйомки за Брегг-Брентано. Розмір кристалітів металів визначали з
використанням рівняння Шеррера [13].
181
Для термогравіметрічних досліджень використали дериватограф "Q-1500 D",
оснащений комп'ютерною системою реєстрації даних. Наважки зразків масою 200 ± 5 мг
нагрівали в керамічних тиглях зі швидкістю 10 град / хв в статичній атмосфері повітря.
ІЧ-дослідження проводили методом дифузного відбиття з Фур’є перетворенням на
спектрометрі Thermo Nicolet Nexus. Перед вимірюванням зразки розтирали з KBr. Для
обробки спектрів використовували програму «Omnic v.6.1». Величина інтегральної
інтенсивність смуг поглинання (А, відн. од.) приведена в одиницях функції Кубелка-
Мунка.
Питому поверхню визначали стандартним хроматографічним методом
низькотемпературної десорбції аргону (ГОСТ 28794-90) в порівнянні зі стандартним
зразком силохрому С-80.
Тестування поглинання пари води зразками проводили ваговим методом при
відносній вологості 75 % (насичений водний розчин NaCl) та 95 % (25 %-ний водний
розчин гліцерину) (ГОСТ 29244-91). Зразки витримували в ексикаторі 96 годин при
температурі 26 °С. Перед тестуванням всі зразки сушили на повітрі 2 години при 125 °С.
Результати та обговорення
Рентгенодифракційні дослідження нанокомпозитів та контрольного зразку,
синтезованих за даною методикою і висушених на повітрі при 125°С, показали утворення
кристалічної фази кристалогідрату Zn3(PO4)2·4H2O орторомбічної модифікації (ICDD
№70-1907, Hopeite) в контрольному ZP-К та 03ZP зразках (рис.1).
0 10 20 30 40 50 60 70 80
0
1000
2000
3000
4000
1
2
2
І,
в
ід
н.
о
д
.
0
4000
8000
12000
І,
ві
д
н.
о
д
.
Рис. 1. Дифрактограми зразків 03ZP-125 (1) та ZP-К-125 (2) після термообробки при
125 °С на повітрі
Всі зразки після висушування при 125 °С досліджено методом термогравіметрії
(рис. 2, 3). На кривих ТГ і ДТГ контрольного зразка (рис. 2) спостерігаються дві умовні
стадії деструкції Zn3(PO4)2·4H2O. Перша відбувається до 250 °С, а перебіг другої
відбувається в інтервалі температур 250-400 °С. За наведеними в літературі даними [7, 14,
15] обидві стадії відносяться до втрати кристалічної води з послідовним утворенням
двохводного Zn3(PO4)2·2H2O, а потім безводного фосфату цинку Zn3(PO4)3.
182
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
-0,4
-0,3
-0,2
-0,1
0,0
0,1
B
C
Температура, оС
Д
Т
Г,
в
ід
н.
о
д
.
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
В
тр
ат
а
м
ас
и,
%
Рис. 2. Криві ДТГ та ТГ (крапками) контрольного зразка ZP-К-125
Нанокомпозити, на відміну від контрольного зразку, мають інший характер
термогравіметричних кривих (рис. 3). Так, на кривих ТГ і ДТГ спостерігаються основні
втрати маси до 200 °С (по ТГ) з максимальною швидкістю при 110-115 °С (по ДТГ). Така
втрата маси відноситься до фізично адсорбованої води на кремнеземі. Зміни на кривих ТГ
і ДТГ, які можна віднести до кристалогідратної води фосфату цинку, не спостерігаються.
Це може відбуватися під впливом таких факторів, як недостатня чутливість методу до
кількості Zn3(PO4)2·4H2O у наважці зразка, а також, присутність різних форм сорбованої
води на поверхні кремнезему. Інтенсивність рефлексів при 29,03 2Θ градусів у
дифрактограмах від кристалогідрату фосфату цинку у зразках 01ZP-125, 02ZP-125, 03ZP-
125 починаючи з нульового вмісту змінюється лінійно з коефіцієнтом кореляції
R=0,99981. Це свідчить про стабільне формування Zn3(PO4)2·4H2O в адсорбційному шарі
кремнеземної матриці.
На кривих ТГ (рис. 3а) чітко спостерігається значне підвищення втрат маси зразків
зі збільшенням фосфату цинку у композитах. Так, у ряду 01ZP-125, 02ZP-125, 03ZP-125
втрата маси при 200 °С становить 8,1, 18,6 та 26,5 %, відповідно. Це значно перевищує
втрати кристалогідратної води з 4Н2О до 2Н2О, так як розрахований вміст Zn3(PO4)2·4H2O
у композитах складає 4,4, 8,4 та 12,1 % маси, відповідно. Повна втрата кристалізаційної
води чотирьохводним фосфатом цинку зменшує його масу тільки на 15,72 %. Таким
чином, присутність фосфату цинку у кремнеземному композиті супроводжується
суттєвим збільшенням адсорбованої води.
183
0 200 400 600 800 1000
-1,0
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0 200 400 600 800 1000
60
50
40
30
20
10
0
Д
Т
Г,
в
ід
н.
о
д
.
Температура (оС)
1
2
3
4
б
В
тр
а
та
м
ас
и,
%
Температура (оС)
1
2
3
4 а
Рис. 3. Криві ТГ (а) та ДТГ (б) контрольного зразка ZP-К-125 (1) та нанокомпозитів 01ZP-
125 (2), 02ZP-125 (3) та 03ZP-125 (4)
За даними термогравіметрії втрата маси нанокомпозитів стабілізується після 400°С.
Тому, на останній стадії синтезу нанокомпозити прожарювали при 450 °С.
Дифрактограми цих зразків зображені на рис.4,а. Ідентифікація фаз показує присутність
безводного моноклінного Zn3(PO4)2 (ICDD № 76-518), як переважаючої фази, та деякої
кількості невизначеної фази. Розмір кристалітів Zn3(PO4)2 у контрольному зразку і
композитах складає 30 і 18 нм, відповідно. Після нагріву контрольного зразку та
нанокомпозитів в печі дериватографа до 1000°С невизначена фаза практично зникає, а
кристалічність Zn3(PO4)2 значно збільшується (рис.4,б). Розмір кристалітів Zn3(PO4)2
також зростає до значень 45 і 30 нм в контрольному зразку і композитах, відповідно. В
такому випадку можна припустити, що невизначена фаза є проміжною в процесі
формування завершеної структури безводного фосфату цинку.
Синтез нанокомозиту SiO2/Zn3(PO4)2 шляхом хімічного модифікування поверхні
кремнезему можна узагальнити наступними послідовними схемами реакцій. По-перше, це
перебіг реакцій у кульовому млині з подальшим видаленням пари надлишкової води та
оцтової кислоти при 125 °С
SiO2
n
H PO4
Zn3 H 2 O+ + ++32 63 .
42 2
2OH
2SiO
H O2n-
/ (PO )2 2OH .4 22 OH Zn(AcO) AcOH
де Ас – ацетильна група СН3С(О)‒. По-друге ‒ під час кінцевої термообробки на повітрі
відбувається повна дегідратація кристалічного фосфату цинку
H O24. H O22)(PO/SiO2 43 +Zn
o
C450
Zn3 42SiO / (PO )2 4
.
184
Рис. 4. Дифрактограми зразків ZР-K-450 (1), 03ZР-450 (2), 02ZР-450 (3) та 01ZР-450 (4)
після прожарювання при (а) 450 і (б) 1000 °С
Слід зазначити, що фазові перетворення в композитах SiO2/ZnO, синтезованих
шляхом термічної деструкції адсорбованого на поверхні пірогенного кремнезему ацетату
цинку, супроводжуються взаємодією оксиду цинку і кремнезему з утворенням силікату
цинку -Zn2SiO4 при температурі 800 °С [16, 17]. В досліджуваних композитах фазові
перетворення за участю кремнезему і фосфату цинку, за нашими даними, не
спостерігались до температури 1000 °С. Як видно з рис. 5, на фоні дифузного гало від
аморфного кремнезему зареєстровані рефлекси лише від фосфату цинку.
10 20 30 40 50 60 70
0
1000
2000
3000
4000
5000
І,
ві
д
н.
о
д
.
2
1
2
Рис. 5. Дифрактограми зразків SiO2/ZnO (1) з вмістом ZnO 3 ммоль/г кремнезему і 03ZР-
450 (2) після прожарювання в атмосфері повітря при 900 і 1000 °С відповідно
ІЧ-спектроскопія широко використовується для ідентифікації та дослідження
перетворень у фосфатах цинку [18-20]. В нашій роботі дослідження проводили
використовуючи ІЧ-спектри дифузного відбиття з Фур’є перетворенням. На рис. 6
наведено спектри зразків композитів з найбільшим вмістом фосфату цинку.
Для зразка 03ZP-125 характерно відсутність поглинання вільних гідроксильних
груп при атомі кремнію на поверхні кремнезему в області 3748 см-1 та присутність
широкої смуги поглинання в області 3600-3000 см-1 з максимумом при 3400-3300 см-1, що
характерно для валентних коливань зв’язків О–Н у адсорбованій воді. Цікаво, що після
185
термічної обробки при 450 °С у зразку 03ZP-125 кількість адсорбованої води суттєво
зменшується. Така ситуація свідчить, що дегідратація фосфату цинку призводить до
зменшення кількості центрів фізичної адсорбції води на структурних елементах
кремнеземного композиту.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
-1
0
1
2
Хвильове число, см-1
А
, в
ід
н.
о
д
. К
М
1
2
0
2
4
А
, в
ід
н.
о
д
. К
М
1200 1000 800 600 400
0
1
2
3
4
А
, в
ід
н.
о
д
. К
М
Хвильове число, см-1
1 2
а б
Рис. 6. ІЧ-спектри дифузного відбиття з Фур’є перетворенням зразків: а ‒ 03ZP-125 (1) і
03ZP-450 (2); б ‒ 03ZP-450 (1) і ZP-К-450 (2)
Характерним для всіх зразків є присутність смуги поглинання при 952 см-1
, що
відповідає валентним коливанням у групі РО4
3-. На рис. 6,б зіставлені ІЧ-спектри зразків
03ZP-450 та контрольного ZP-К, прожареного при 450 °С. Частина смуг поглинання з
групи смуг, що відносяться до РО4
3-, маскуються поглинанням зв’язками Si–O каркасу
кремнезему в області 1200-1000 см-1. Однак, смуги поглинання при 952, 660 і 600 см-1
спостерігаються на обох зразках – контрольному фосфаті цинку та кремнеземному
композиті.
Цікаво, що зменшення фізично адсорбованої води дозволяє спостерігати смуги
валентних коливань вільних структурних гідроксильних груп в області 3760-3700 см-1 та
3660-3630 см-1 (рис. 7,а). Розкладання спектрального контуру смуги при 3760-3700 см-1 на
три гаусові компоненти з вірогідністю більше 0,99 (рис. 7,б) свідчить про наявність
нерівноцінних структурних груп –ОН, що можуть бути пов’язані з атомами Si та Р у
поверхневих структурах кремнеземного композиту [21].
3900 3800 3700 3600 3500 3400
0,0
0,1
0,2
0,3 3
2
1
А
, в
ід
н.
о
д
. К
М
Хвильове число, см-1
а
3780 3760 3740 3720 3700
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
1
2
А
, в
ід
н.
о
д
. К
М
Хвильове число, см-1
б
Рис. 7. ІЧ-спектри дифузного відбиття з Фур’є перетворенням: а ‒ зразків 01ZP-450 (1),
02ZP-450 (2) та 03ZP-450 (3); б ‒ зразка 02ZP-450 (1) та сумарної кривої трьох
гаусових компонентів (2) з коефіцієнтом детермінації R2=0,9965
186
Питома поверхня усіх синтезованих зразків кремнезему, модифікованих фосфатом
цинку, менша ніж вихідного пірогенного кремнезему і зменшується з підвищенням вмісту
модифікатора, але суттєво більша від контрольного зразку фосфату цинку ZP-К-450 (табл.
2). Зменшення питомої поверхні модифікованих зразків та контрольного фосфату цинку
узгоджується зі зменшенням показників вологопоглинання. При цьому, вологопоглинання
зразка02ZP-450близьке до значень вихідного кремнезему. Зразок 01ZP-450 з найменшою
кількістю фосфату цинку поглинає вологи більше вихідного кремнезему, не зважаючи на
суттєво більшу питому поверхню А-380. Подальше збільшення кількості фосфату цинку у
зразку 03ZP-450 супроводжується зменшенням питомої поверхні та показників
вологопоглинання.
Неоднозначна залежність між питомою поверхнею та поглинанням вологи
модифікованими зразками може бути пов’язана з особливостями формування
наночастинок фосфату цинку в поверхневих шарах агрегатів з первинних частинок
пірогенного кремнезему, пористою будовою зразків та природою поверхні композиту.
З’ясування взаємовпливу цих чинників потребує додаткових досліджень.
Таблиця 2. Вологопоглинання при різних значеннях відносної вологості повітря (% ваги)
та питома поверхня зразків SiO2/Zn3(PO4)
Відносна вологість Зразок SБЕТ,
м2/г 75 % 95 %
А-380 361 15,69 31,63
01ZP-450 280 16,55 37,62
02ZP-450 280 14,06 32,40
03ZP-450 271 11,88 26,30
ZP-К-450 2 - 6,61
Фосфати металів, в тому числі фосфат цинку, широко використовуються для
уповільнення горіння полімерних композитів [22-24]. Одними з механізмів протидії
розповсюдженню горіння антипіренними сполуками є утворення плівки на поверхні
тліючого матеріалу та спучування поверхневого шару матеріалу під дією високої
температури, що віддаляє зону утворення полум’я від самого матеріалу. У цьому сенсі
цікаво було дослідити термічний вплив кремнеземного наповнювача з поверхневими
фосфатами цинку на полімерну матрицю. Зразки для випробовування готували
додаванням кремнеземних композитів із різним вмістом фосфату цинку до розчину
алкідного лаку ПФ-170 (ГОСТ 15907-70). Після видалення розчинника при 125 °С
полімерну плівку подрібнювали та досліджували на дериватографі. Назва та кількість
модифікованого композиту, використаного для виготовлення зразків полімерних
композитів, наведено в табл. 3. Результати дериватографічних вимірювань представлені
на рис. 8.
Таблиця 3. Кількість наповнювача доданого до алкідного лаку ПФ-170
Зразок
кремнезему
А-380 01ZP-450 02ZP-450 03ZP-450
Вміст
наповнювача,
%
17,8 18,0 16,6 16,6
187
Рис. 8. Дериватографічні дослідження алкідної смоли з модифікованим наповнювачем: ТГ
криві зразків з А-380 (1), 01ZP-450 (2), 02ZP-450 (3) та 03ZP-450 (4)
По даним термогравіметричного аналізу (рис. 8) встановлено, що втрата маси при
400 °С зі зразком 01ZP-450 становить 25,19 %, тоді як з вихідним кремнеземом А-380 –
30,5 %. При цьому на кривих ТГ можна спостерігати затримання втрати маси для всіх
зразків із фосфатом цинку відносно вихідного А-380 в інтервалі температур найбільш
інтенсивного термоокислювального руйнування полімеру при 250-450 °С (рис. 8, вставка).
Однак, модифікований кремнезем не показав суттєвий вплив на термоокислювальну
деструкцію наповненої алкідної смоли
Висновки
Таким чином, синтезовано новітні високодисперсні кремнеземні композити
SiO2/Zn3(PO4)2. Кремнеземні композити з фосфатом цинку після висушування при 125 °С
містятьZn3(PO4)2·4H2O. Після термообробки при 450 °С фосфат цинку втрачає
кристалогідратну воду з утворенням безводної моноклінної Zn3(PO4)2 фази на поверхні
кремнезему. Показано, що здатність композитів SiO2/Zn3(PO4)2 до адсорбції пари води
зменшується відповідно до збільшення кількості модифікуючої сполуки. Присутність
фосфату цинку на поверхні дисперсного кремнезему, на відміну від оксиду цинку, не
спричинює його хімічну взаємодію з кремнеземом під час термообробки композитів на
повітрі при 900-1000 °С. Нанокомпозити SiO2/Zn3(PO4)2 у складі наповненого алкідного
полімеру незначним чином впливають на його термоокислювальну деструкцію.
Література
1. Копейкин В. А., Петрова А. П., Рашкован И. Л. Материалы на основе
металлофосфатов. Москва: Химия, ‒ 1976. ‒ 200 с.
2. Flanagan D. Zinc phosphate as a definitive cement for implant-supported crowns and
fixed dentures // Clinical, Cosmetic and Investigational Dentistry. ‒ 2017.‒ V.9. ‒.Р. 93 –
97. https://doi.org/10.2147/CCIDE.S146544
3. Ермилов П.И., Индейкин Е.А., Толмачев И.А. Пигменты и пигментированные
лакокрасочные материалы. ‒ Ленинград: Химия, 1987. ‒ 200 с.
4. Wan H., Song D., Li X., et al. Effect of Zinc Phosphate on the Corrosion Behavior of
Waterborne Acrylic Coating/Metal Interface // Materials(Basel). ‒ 2017. ‒ V.10,No6. ‒ P.
654‒667. https://doi.org/10.3390/ma10060654
5. Bazylyak L., Kytsya A., Zin I., Korniy S. Synthesis and Studies of the Anticorrosion
Activity of the Zinc Phosphate Nanoparticles // Functional Polymer Blends and
Nanocomposites: A Practical Engineering Approach. – Apple Academic Press, Inc. – NJ,
USA ‒ 2014. ‒ P. 242-262.
188
6. Jadhav A.J., Holkar C.R., Pandit A.B.Pinjari D.V. Intensification of Synthesis of
Crystalline Zinc Phosphate (Zn3(Po4)2) Nanopowder: Advantage of Sonochemical
Method Over Conventional Method // Austin Chem Eng. ‒ 2016. ‒ V.3,No2. ‒ P. 1028–
1032.
7. Grzmil B., Kic B., Lubkowski K. Studies on Obtaining of Zinc Phosphate Nanomaterials //
Rev. Adv. Mater. Sci. ‒ 2007. ‒ V.14. ‒ P. 46‒48
8. Похмурський В.І., Білий Л.М., Зінь Я.І. та ін. Поліпшення захисних властивостей
алкідних покривів нанорозмірним фосфатним пігментом // Фізико-хімічна механіка
матеріалів. ‒ 2014. ‒ №5. ‒ С. 7-12.
9. Wang J., Li D., Liu J., et al. One-Step Preparation and Characterization of Zinc
Phosphate Nanocrystals with Modified Surface // Soft Nanoscience Letters. ‒ 2011. ‒
V.1. ‒ P. 81-85. https://doi.org/10.4236/snl.2011.13015
10. Kociova S., Bytesnikova Z., Horky P., et al. Zinc phosphate nanoparticles as an
antimicrobial agent and their impact on rats microbiota / / MendelNet. ‒ 2018. ‒ V.25. ‒
P. 512‒516.
11. Herschke L., Rottstegge J., Lieberwirth I. et al. Zinc phosphate as versatile material for
potential biomedical applications Part 1 // J Mater Sci: Mater Med. ‒ 2006. ‒ V. 17. ‒ P.
81–94. https://doi.org/10.1007/s10856-006-6332-4
12. Horky P., Skalickova S., Urbankova L. et al. Zinc phosphate-based nanoparticles as a
novel antibacterial agent: in vivo study on rats after dietary exposure // J Anim Sci
Biotechnol. ‒ 2019. ‒ V.10. ‒ P.17‒29. https://doi.org/10.1186/s40104-019-0319-8
13. Горелик С. С., Скаков Ю. А., Расторгуев Л. Н. Рентгенографический и электронно-
оптический анализ. – М.: МИСИС, 2002. – 360 c..
14. Arnaud Y., Sahakian E., Romand M. Study of hopeite coatings I. Pure hopeite thermal
dehydration: dihydrate, Zn3(PO4)2·2H2O, structure conformation // Appl. Surf. Sci. ‒
1988. ‒ V.32. ‒ P.281‒295.
15. Yuan A. Q., Wu J., Huang Zh. F. et al. Dehydration Kinetics of Zinc Phosphate
Tetrahydrate α-Zn3(PO4)2•4H2O Nanoparticle // Chinese Journal of Chemistry. ‒ 2007. ‒
V.25. ‒ P. 857‒862. https://doi.org/10.1002/cjoc.200790157
16. Богатырев В. М., Борисенко Л. И., Оранская Е. И., Галабурда М.В.
Нанокомпозиты МxOy/SiO2
на основе пирогенного кремнезема и ацетатов Ni, Mn,
Cu, Zn, Mg // Химия, физика и технология поверхности. – 2009. – №15. – С. 294–
302.
17. Gun’ko V. M., Bogatyrev V. M., Oranska O. I. Structural transformation of ZnxOy/SiO2
nanocomposites // Appl. Surf. Sci. ‒ 2013. ‒ Vol. 276. ‒ P. 802-809.
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.04.002
18. Pawlig O., Trettin R. Synthesis and characterization of α-HOPEITE, Zn3(PO4)2·4H2O //
Materials Research Bulletin ‒ 1999. ‒Vol. 34, No12/13. ‒ P. 1959–1966.
https://doi.org/10.1016/S0025-5408(99)00206-8
19. Pawlig O., Trettin R. In-Situ DRIFT Spectroscopic Investigation on the Chemical
Evolution of Zinc Phosphate Acid-Base Cement // Chem. Mater. ‒ 2000. ‒ V.12. ‒ P.
1279-1287. https://doi.org/10.1021/cm991148o
20. Herschke L., Enkelmann V., Lieberwirth I., Wegner G. The Role of Hydrogen Bonding
in the Crystal Structures of Zinc Phosphate Hydrates // Chem. Eur. J. ‒ 2004. ‒ V.10. ‒ P.
2795‒2803. https://doi.org/10.1002/chem.200305693
21. Богатырев В. М. Термические превращения кислородных соединений фосфора на
поверхности пирогенного кремнезема // Химия, физика и технология поверхности.
‒ 1999. ‒ Вып. 3. ‒ С. 25-32
22. Кодолов В. И. Горючесть и огнестойкость полимерных материалов. М., «Химия»,
1976. ‒ 160 c.
189
23. Müller P., Schartel B. Melamine poly(metal phosphates) as flame retardant in epoxy
resin: Performance, modes of action, and synergy // J. Appl. Polym. Sci. ‒ 2016. V.133,
No24. ‒ P. 1-14. https://doi.org/10.1002/APP.43549
REFERENCES
1. Liu L., Ding J., Sarrigani G.V., Fitzgerald P., Aljunid Merican Z.M., Lim J.-W., Tseng
H.-H. Xie F., Zhang B., Wang D.K. Enhanced catalyst dispersion and structural control
of Co3O4-silica nanocomposites by rapid thermal processin. Applied Catalysis B:
Environmental. 2020. 262: 118246. DOI:10.1016/j.apcatb.2019.118246
2. Bogatyrov V. M., Gun’ko V. M.,. Galaburda M. V, Oranska O. I., Petryk I.S.,
Tsyganenko K. S., Savchuk Ya. I., Chobotarov A. Yu., Rudenchyk T. V., Rozhnova R.
A., Galatenko N. A. The effect of photoactivated transformations of Ag and Ag0 in silica
fillers on their biocidal activity. Res. Chem. Intermed. 2019. 45: 3985.
DOI:10.1007/s11164-019-03885-2
3. Kopeikin V.A., Petrova A.P., Rashkovan I.L. Materials based on metal phosphates
(Moscow: Chemistry, 1976) [in Russian].
4. Geng H., Liu J., Guo A., Ren S., Xu X., Liu S. Fabrication of heat-resistant syntactic
foams through binding hollow glass microspheres with phosphate adhesive. Mater.
Des. 2016. 95: 32. DOI:10.1016/j.matdes.2016.01.108.
5. Vetrivendan E., Thendral G., Ravi Shankar A. Mallika C., Kamachi Mudali U.
Aluminum phosphate sealing to improve insulation resistance of plasma-sprayed alumina
coating. Mater. Manuf. Processes. 2017. 32(12): 1435. DOI:
10.1080/10426914.2017.1339321
6. Li X., Xiao X., Li Q. Wei J., Xue H., Pang H. Metal (M = Co, Ni) phosphate based
materials for high-performance supercapacitors. Inorg. Chem. Front. 2018. 5: 11. DOI:
10.3390/ma6010217
7. Flanagan D. Zinc phosphate as a definitive cement for implant-supported crowns and
fixed dentures. Clinical, Cosmetic and Investigational Dentistry. 2017. 9: 93.
DOI:10.2147/CCIDE.S146544.
8. Ermilov P.I., Indeikin E.A., Tolmachev I.A. Pigments and pigmented paints and
varnishes. (Leningrad: Chemistry, 1987) [in Russian].
9. Wan H., Song D., Li X., Zhang D., Gao J., Du C. Effect of Zinc Phosphate on the
Corrosion Behavior of Waterborne Acrylic Coating Metal Interface. Materials (Basel).
2017. 10(6): 654. DOI:10.3390/ma10060654
10. Bazylyak L., Kytsya A., Zin I., Korniy S. Synthesis and Studies of the Anticorrosion
Activity of the Zinc Phosphate Nanoparticles. In: Functional Polymer Blends and
Nanocomposites: A Practical Engineering Approach. (Apple Academic Press, Inc. NJ,
USA. 2014).
11. Jadhav A. J., Holkar C. R., Pandit A. B. Pinjari D. V. Intensification of Synthesis of
Crystalline Zinc Phosphate (Zn3(Po4)2) Nanopowder: Advantage of Sonochemical
Method Over Conventional Method. Austin Chem Eng. 2016. 3(2): 1028.
12. Grzmil B., Kic B., Lubkowski K. Studies on Obtaining of Zinc Phosphate Nanomaterials.
Rev. Adv. Mater. Sci. 2007. 14: 46.
13. Pokhmursky V.I., Bilyi L.M., Zin J.I., Kytca A.R. Improving the protective properties of
alkyd coatings with nanosized phosphate pigment. Physico-chemical mechanics of
materials. 2014. 5: 7. [in Ukrainian].
14. Wang J., Li D., Liu J., Yang X., He J., Lu Y. One-Step Preparation and Characterization
of Zinc Phosphate Nanocrystals with Modified Surface. Soft Nanoscience Letters. 2011.
1: 81 DOI:10.4236/snl.2011.13015
190
15. Kociova S., Bytesnikova Z., Horky P., Kopel P., Adam V., Smerkova K. Zinc phosphate
nanoparticles as an antimicrobial agent and their impact on rats microbiota. MendelNet.
2018. 25: 512.
16. Herschke L., Rottstegge J., Lieberwirth I., Wegner G. Zinc phosphate as versatile
material for potential biomedical applications Part 1. J Mater Sci: Mater Med. 2006. 17:
81. DOI:10.1007/s10856-006-6332-4
17. Horky P., Skalickova S., Urbankova L. et al. Zinc phosphate-based nanoparticles as a
novel antibacterial agent: in vivo study on rats after dietary exposure. J Anim Sci
Biotechnol. 2019. 10: 17. DOI: 10.1186/s40104-019-0319-8
18. Gorelik S. S., Skakov Yu. A., Rastorguev L. N. X-ray and Electron-Optical Analysis.
(Moscow: MISIS, 2002). [in Russian].
19. Arnaud Y., Sahakian E., Romand M. Study of hopeite coatings I. Pure hopeite thermal
dehydration:dihydrate, Zn3(PO4)2·2H2O, structure conformation. Appl. Surf. Sci. 1988.
32: 281.
20. Yuan A., Wu J., Huang Z., Zhou Z., Wen Y., Tong, Z. Dehydration Kinetics of Zinc
Phosphate Tetrahydrate α-Zn3(PO4)2•4H2O Nanoparticle. Chinese Journal of Chemistry.
2007. 25: 857. https://doi.org/10.1002/cjoc.200790157.
21. Boratyrev V. M., Borysenko L. I., Oranska O. I., Galaburda M. V. МxOy/SiO2
nanocomposites based on fumed silica and Ni, Mn, Cu, Zn, Mg acetates. Surface. 2009.
15: 294. [in Russian].
22. Gun’ko V.M., Bogatyrev V.M., Oranska O.I. Structural transformation of ZnxOy/SiO2
nanocomposites. Appl. Surf. Sci. 2013. 276: 802. DOI:10.1016/j.apsusc.2013.04.002
23. Pawlig O., Trettin R. Synthesis and characterization of α-HOPEITE, Zn3(PO4)2·4H2O.
Mater. Res. Bull. 1999. 34(12/13): 1959. DOI:10.1016/S0025-5408(99)00206-8
24. Pawlig O., Trettin R. In-Situ DRIFT Spectroscopic Investigation on the Chemical
Evolution of Zinc Phosphate Acid-Base Cement. Chem. Mater. 2000. 12: 1279.
DOI:10.1021/cm991148o
25. Herschke L., Enkelmann V., Lieberwirth I., Wegner G. The Role of Hydrogen Bonding
in the Crystal Structures of Zinc Phosphate Hydrates. Chem. Eur. J. 2004. 10: 2795.
DOI:10.1002/chem.200305693
26. Bogatyrov V. M. Thermal transformations of phosphorus-oxygen compounds onto fumed
surface. Surface. 1999. 3: 25. [in Russian].
27. Kodolov V. I. Flammability and fire resistance of polymeric materials. (Moscow:
Chemistry, 1976). [in Russian].
28. Müller P., Schartel B. Melamine poly(metal phosphates) as flame retardant in epoxy
resin: Performance, modes of action, and synergy. J. Appl. Polym. Sci. 2016. 133(24): 1.
DOI:10.1002/APP.43549.
191
СИНТЕЗ И СВОЙСТВА НАНОКОМПОЗИТОВ НА
ОСНОВЕ ФОСФАТОВ ЦИНКА И ПИРОГЕННОГО
КРЕМНЕЗЕМА
В.М. Богатырев, Н.В. Борисенко, М.В. Галабурда, Е.И. Оранская
Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук
Украины, ул. Генерала Наумова 17, Киев, 03164, Украина, e-mail: vbogat@ukr.net
Синтезирована серия образцов кремнезема, модифицированного фосфатом цинка
(SiO2/Zn3(PO4)2) с использованием двухстадийного метода, включая механическую
обработку в фарфоровом барабане шаровой мельницы смеси пирогенного кремнезема,
ацетата цинка, фосфорной кислоты и дистиллированной воды, с последующей сушкой
порошка при 125 °С и завершающей термообработкой образцов при 450 °С. Содержание
фосфата цинка составляло 0,1, 0,2 и 0,3 ммоль в расчете на 1 г SiO2. Рентгенофазовым
анализом установлено формирование кристаллической фазы кристаллогидрата
Zn3(PO4)2·4H2O (орторомбическая модификация) после 125 °С и безводной моноклинной
фазыZn3(PO4)2 на поверхности кремнезема при 450 °С. Методом ИК-Фурье
спектроскопии диффузного отражения показано присутствие в области 3760-3600 см-1
нескольких полос поглощения, которые можно отнести к неравноценным структурным
группам ‒ОН у атомов кремния и фосфора. Показано, что увеличение количества
фосфата цинка в образцах сопровождается уменьшением удельной поверхности и
показателей влагопоглощения. Методом термогравиметрии рассмотрено влияние
полученных фосфорсодержащих нанокомпозитов на термостабильность алкидной
полимерной матрицы.
Ключевые слова: фосфат цинка, пирогенное кремнезем, нанокомпозит,
термоокислительная деструкция, влагопоглощение, термостойкость, поверхностные
активные центры
SYNTHESIS AND PROPERTIES OF NANOCOMPOSITES
BASED ON ZINC PHOSPHATE AND FUMED SILICA
V.M. Bogatyrov, М. V. Borysenko, M.V. Galaburda, O. I. Oranska
Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine, 17
General Naumov Str. Kyiv, 03164, Ukraine, e-mail:vbogat@ukr.net
The aim of the work was to synthesize nanocomposites based on pyrogenic silica and zinc
phosphate by a simple method without using a large amount of solvent and to study the
characteristics and properties of the obtained materials. The dual systems of zinc
phosphate/pyrogenic silica with the different ratio of components were synthesized via
mechanical grinding in a porcelain drum ball mill of fumed silica (Orysyl A-380), zinc acetate
(Zn(CH3COO)2·2H2O) and phosphoric acid with distilled water, followed by air-drying in an
oven at 125 °C (2 h) and calcination in a muffle oven at 450 °C for 2 h. The zinc phosphate
content was 0.1, 0.2, and 0.3 mmol per 1 g of SiO2. The control sample (ZP-K) was synthesized
by thermal treatment of the precipitate, formed after mixing on a magnetic stirrer an aqueous
solution of zinc acetate with the addition dropwise of phosphoric acid, without the use of SiO2.
X-ray diffraction studies of the nanocomposites confirmed the formation of the crystalline phase
192
of Zn3(PO4)2·4H2O (orthorhombic modification) both in the silica-containing and control ZP-K
samples after air drying at 125 °C, while heat treatment at 450 °C leaded to the formation of the
anhydrous monoclinic Zn3(PO4)2 phase. The content of the zinc phosphate in the dual composites
was 0.1, 0.2, and 0.3 mmol per 1 g of SiO2. The IR spectra of the nanocomposites indicated the
presence of absorption bands in the range of 3760-3600 cm-1, which were attributed to the
unequal structural ‒OH groups of silicon and phosphorus atoms. It was found that the presence
of zinc phosphate on the SiO2 surface does not cause the chemical interaction with silica during
heat treatment of composites in air even at 900-1000 °C. It was shown that the ability of
Zn3(PO4)2/SiO2 composites to adsorb water vapor decreases with increasing amount of
modifying compound. The effect of the obtained phosphorus-containing nanocomposite on the
thermal stability of an alkyd polymer matrix was considered.
Keywords: zinc phosphate, pyrogenic silica, nanocomposite, thermal oxidative degradation,
moisture absorption, heat resistance, surface active centers
|
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-709 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T17:17:53Z |
| publishDate | 2020 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | surfacezbircomua/72/f3c5a02c7c7bfeb24f7560051b69e672.pdf |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7092021-03-01T11:03:55Z Synthesis and properties of nanocomposites based on zinc phosphate and fumed silica Синтез и свойства нанокомпозитов на основе фосфатов цинка и пирогенного кремнезема Синтез та властивості нанокомпозитів на основі фосфату цинку та пірогенного кремнезему Богатирьов, В. М. Борисенко, М. В. Галабурда, М. В. Оранська, О. І. zinc phosphate pyrogenic silica nanocomposite thermal oxidative degradation moisture absorption heat resistance surface active centers фосфат цинка пирогенное кремнезем нанокомпозит термоокислительная деструкция влагопоглощение термостойкость поверхностные активные центры фосфат цинку пірогенний кремнезем термоокислювальна деструкція нанокомпозит вологопоглинання термостійкість поверхневі активні центри The aim of the work was to synthesize nanocomposites based on pyrogenic silica and zinc phosphate by a simple method without using a large amount of solvent and to study the characteristics and properties of the obtained materials. The dual systems of zinc phosphate/pyrogenic silica with the different ratio of components were synthesized via mechanical grinding in a porcelain drum ball mill of fumed silica (Orysyl A-380), zinc acetate (Zn(CH3COO)2·2H2O) and phosphoric acid with distilled water, followed by air-drying in an oven at 125 °C (2 h) and calcination in a muffle oven at 450 °C for 2 h. The zinc phosphate content was 0.1, 0.2, and 0.3 mmol per 1 g of SiO2. The control sample (ZP-K) was synthesized by thermal treatment of the precipitate, formed after mixing on a magnetic stirrer an aqueous solution of zinc acetate with the addition dropwise of phosphoric acid, without the use of SiO2.  X-ray diffraction studies of the nanocomposites confirmed the formation of the crystalline phase of Zn3(PO4)2·4H2O (orthorhombic modification) both in the silica-containing  and control ZP-K samples after air drying at 125 °C, while heat treatment at 450 °C leaded to the formation of the anhydrous monoclinic Zn3(PO4)2 phase. The content of the zinc phosphate in the dual composites was 0.1, 0.2, and 0.3 mmol per 1 g of SiO2. The IR spectra of the nanocomposites indicated the presence of absorption bands in the range of 3760-3600 cm-1, which were attributed to the unequal structural ‒OH groups of silicon and phosphorus atoms. It was found that the presence of zinc phosphate on the SiO2 surface does not cause the chemical interaction with silica during heat treatment of composites in air even at 900-1000 °C. It was shown that the ability of Zn3(PO4)2/SiO2 composites to adsorb water vapor decreases with increasing amount of modifying compound. The effect of the obtained phosphorus-containing nanocomposite on the thermal stability of an alkyd polymer matrix was considered.   Синтезирована серия образцов кремнезема, модифицированного фосфатом цинка (SiO2/Zn3(PO4)2) с использованием двухстадийного метода, включая механическую обработку в фарфоровом барабане шаровой мельницы смеси пирогенного кремнезема, ацетата цинка, фосфорной кислоты и дистиллированной воды, с последующей сушкой порошка при 125 °С и завершающей термообработкой образцов при 450 °С. Содержание фосфата цинка составляло 0,1, 0,2 и 0,3 ммоль в расчете на 1 г SiO2. Рентгенофазовым анализом установлено формирование кристаллической фазы кристаллогидрата Zn3(PO4)2·4H2O (орторомбическая модификация) после 125 °С и безводной моноклинной фазыZn3(PO4)2 на поверхности кремнезема при 450 °С. Методом ИК-Фурье спектроскопии диффузного отражения показано присутствие в области 3760-3600 см-1 нескольких полос поглощения, которые можно отнести к неравноценным структурным группам ‒ОН у атомов кремния и фосфора. Показано, что увеличение количества фосфата цинка в образцах сопровождается уменьшением удельной поверхности и показателей влагопоглощения. Методом термогравиметрии рассмотрено влияние полученных фосфорсодержащих нанокомпозитов на термостабильность алкидной полимерной матрицы. Синтезовано серія зразків кремнезему, модифікованого фосфатом цинку (SiO2/Zn3(PO4)2) з використанням двостадійного методу, включаючи механічну обробку в фарфоровому барабані кульового млина суміші пірогенного кремнезему, ацетату цинку, фосфорної кислоти з дистильованою водою, з наступним сушінням порошку при 125 °С та завершальній термообробці зразків при 450 °С. Вміст фосфату цинку складало 0,1, 0,2 і 0,3 ммоль в розрахунку на 1 г SiO2. Встановлено формування кристалічної фази кристалогідрату Zn3 (PO4)2 4H2O (орторомбічна модифікація) після 125 °С та безводної моноклінної фази Zn3(PO4)2 на поверхні кремнезему при 450 °С. Методом ІЧ-Фур'є спектроскопії дифузного відбиття показано присутність смуг поглинання в області 3760-3600 см-1, які можна віднести до нерівноцінних структурних груп ‒ОН атомів кремнію та фосфору. З’ясовано, що збільшення кількості фосфату цинку в зразках супроводжується зменшенням питомої поверхні і показників вологопоглинання. Показано вплив отриманих фосфоровмісних нанокомпозитів на термостабільність алкідної полімерної матриці з використанням методу термогравіметрії. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2020-12-03 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/709 10.15407/Surface.2020.12.179 Surface; No. 12(27) (2020): Surface; 179-192 Поверхность; № 12(27) (2020): Поверхность; 179-192 Поверхня; № 12(27) (2020): Поверхня; 179-192 3154-8091 3154-8083 10.15407/Surface.2020.12 uk https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/709/706 Авторське право (c) 2020 В. М. Богатирьов, М. В. Борисенко, М. В. Галабурда, О.І. Оранська |
| spellingShingle | фосфат цинку пірогенний кремнезем термоокислювальна деструкція нанокомпозит вологопоглинання термостійкість поверхневі активні центри Богатирьов, В. М. Борисенко, М. В. Галабурда, М. В. Оранська, О. І. Синтез та властивості нанокомпозитів на основі фосфату цинку та пірогенного кремнезему |
| title | Синтез та властивості нанокомпозитів на основі фосфату цинку та пірогенного кремнезему |
| title_alt | Synthesis and properties of nanocomposites based on zinc phosphate and fumed silica Синтез и свойства нанокомпозитов на основе фосфатов цинка и пирогенного кремнезема |
| title_full | Синтез та властивості нанокомпозитів на основі фосфату цинку та пірогенного кремнезему |
| title_fullStr | Синтез та властивості нанокомпозитів на основі фосфату цинку та пірогенного кремнезему |
| title_full_unstemmed | Синтез та властивості нанокомпозитів на основі фосфату цинку та пірогенного кремнезему |
| title_short | Синтез та властивості нанокомпозитів на основі фосфату цинку та пірогенного кремнезему |
| title_sort | синтез та властивості нанокомпозитів на основі фосфату цинку та пірогенного кремнезему |
| topic | фосфат цинку пірогенний кремнезем термоокислювальна деструкція нанокомпозит вологопоглинання термостійкість поверхневі активні центри |
| topic_facet | zinc phosphate pyrogenic silica nanocomposite thermal oxidative degradation moisture absorption heat resistance surface active centers фосфат цинка пирогенное кремнезем нанокомпозит термоокислительная деструкция влагопоглощение термостойкость поверхностные активные центры фосфат цинку пірогенний кремнезем термоокислювальна деструкція нанокомпозит вологопоглинання термостійкість поверхневі активні центри |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/709 |
| work_keys_str_mv | AT bogatirʹovvm synthesisandpropertiesofnanocompositesbasedonzincphosphateandfumedsilica AT borisenkomv synthesisandpropertiesofnanocompositesbasedonzincphosphateandfumedsilica AT galaburdamv synthesisandpropertiesofnanocompositesbasedonzincphosphateandfumedsilica AT oransʹkaoí synthesisandpropertiesofnanocompositesbasedonzincphosphateandfumedsilica AT bogatirʹovvm sintezisvojstvananokompozitovnaosnovefosfatovcinkaipirogennogokremnezema AT borisenkomv sintezisvojstvananokompozitovnaosnovefosfatovcinkaipirogennogokremnezema AT galaburdamv sintezisvojstvananokompozitovnaosnovefosfatovcinkaipirogennogokremnezema AT oransʹkaoí sintezisvojstvananokompozitovnaosnovefosfatovcinkaipirogennogokremnezema AT bogatirʹovvm sinteztavlastivostínanokompozitívnaosnovífosfatucinkutapírogennogokremnezemu AT borisenkomv sinteztavlastivostínanokompozitívnaosnovífosfatucinkutapírogennogokremnezemu AT galaburdamv sinteztavlastivostínanokompozitívnaosnovífosfatucinkutapírogennogokremnezemu AT oransʹkaoí sinteztavlastivostínanokompozitívnaosnovífosfatucinkutapírogennogokremnezemu |