Влияние адсорбции аммониевых и кремнийорганических соединений на трибохимические свойства металлов(Al, Cu, Ni) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.04, кандидат наук Назарова Елена Александровна

• Назарова Елена Александровна
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Назарова Елена Александровна

Введение

ГЛАВА 1 Адсорбционные и трибохимические процессы на металлах в присутствии аммониевых и кремнийорганических соединений на поверхности

1.1 Адсорбция. Механизм хемосорбции четвертичных соединений аммония

1.1.1 Природа комплексов типа твердый адсорбент - адсорбат

1.1.2 Классификация ПАВ. Катионные ПАВ

1.1.3 Адсорбционное взаимодействие ЧСА с различными веществами

1.2 ПАВ как ингибиторы коррозии и вещества для смазки

1.2.1 Гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ)

1.2.2 Синергизм в смесях ПАВ

1.2.2 Влияние адсорбции ПАВ на антифрикционный эффект поверхности

1.2 Физико-химические аспекты режима граничного трения

1.3 Физическо-химические основы и методы создания нанопленок и защитных покрытий

1.3.1 Метод твердотельного гидридного синтеза металлов

1.3.2 Физико-химические подходы к регулированию свойств в системе металл-смазка

ГЛАВА 2 Объекты и методы исследований

2.1 Исходные материалы, реактивы

2.2 Установка для синтеза и его методики

2.3 Физические и физико-химические методы исследования и испытаний

ГЛАВА 3 Влияние адсорбции четвертичных соединений аммония на водоотталкивающие свойства металла и трибологические характеристики системы металл-смазка

3.1 Взаимосвязь гидрофильных свойств поверхности металла с адсорбированными ЧСА и трибологических характеристик системы

3.2 Формула взаимосвязи водоотталкивающих свойств металла и коэффициента

трения

3.3 Взаимосвязь адсорбционно-химических характеристик металла с

интегральным показателем трения системы

ГЛАВА 4 Влияние восстановительной газовой среды на гидрофобность и структурные характеристики металлических продуктов гидридного синтеза

4.1 Влияние метана на структурно-химические свойства адсорбционно-модифицированного металла

4.2 Стабильность трибохимических свойств системы металл-смазка

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние адсорбции аммониевых и кремнийорганических соединений на трибохимические свойства металлов(Al, Cu, Ni)»

Введение

Актуальность темы исследования. В последние годы в физической химии довольно интенсивное развитие получили такие разделы как физическая химия поверхностных явлений (в том числе адсорбции) и физическая химия различных наноструктур. Это связано с потребностями научно-технологического прогресса в области когнитивных технологий, включая нанотехнологии. Характерным для перечисленных выше и смежных с ними актуальных разделов физической химии является то, что на современном этапе наряду с задачей соотнесения свойств веществ с их строением физическая химия активно занимается и обратной задачей прогнозирования строения соединений с заданными свойствами.

Изучение влияния адсорбции различных веществ и строения поверхностного слоя на химические и физико-механические свойства металлов является важнейшей фундаментальной проблемой современной физикохимии конденсированного состояния. В частности, это относится к адсорбции четвертичных соединений аммония (ЧСА) на поверхности алюминия, меди и никеля. Порошки названных металлов широко применяются в составе светоотражающих, антикоррозийных, термостойких и декоративных покрытий. Есть сведения о том, что добавки дисперсной меди или алюминия с модифицированной поверхностью перспективны для улучшения антифрикционных свойств смазочных материалов.

Выявление взаимосвязи свойств гетерогенных систем (например, наноструктирированных смазок) с закономерностями адсорбции на границе раздела фаз и с адсорбционно-химическими характеристиками поверхностно-модифицированных металлов, входящих в состав этих систем, необходимо для понимания механизма физико-химических процессов, происходящих в системе металл-смазка.

Степень разработанности темы. В последние пятнадцать лет показано, что последовательная (совместная) хемосорбция на металлах триамона и алкамона - препаратов на основе ЧСА с разноразмерными молекулами -приводит к синергетическому изменению свойств поверхности и является эффективным методом регулирования водоотталкивающих, антифрикционных свойств металла и его скорости окисления на воздухе.

Однако, до сих пор недостаточно изучены возможности твердотельного гидридного синтеза металлов для регулирования удельной поверхности и органофильных свойств дисперсных меди и никеля. Кроме того, для металлов, адсорбционно-модифицированных нанослоями ЧСА, не были получены трехмерные зависимости антифрикционных свойств от гидрофильности и скорости окисления металлов, а также - не описаны зависимости фундаментальных трибологических характеристик жидкой смазки (коэффициента и силы трения) от водоотталкивающих свойств металла-добавки.

Целью данной работы было установить и описать закономерности влияния адсорбции четвертичных соединений аммония и алкилгидридсилоксанов на водоотталкивающие и трибологические свойства металлов (Л1, М).

Основными задачами исследования являлись:

1 Установить влияние адсорбции ЧСА на водоотталкивающие свойства металла, а также - на трибологические характеристики системы металл-смазка.

2 Описать и проанализировать нелинейную взаимосвязь коэффициента трения в Al-содержащих трибосистемах и водоотталкивающих свойств адсорбционно-модифицированного металла.

3 Обосновать целесообразность использования трехмерных зависимостей D-a-с.о. (О - интегральный показатель трения, а - адсорбция паров воды на металле, с.о. - скорость его окисления) для учета влияния на D адсорбционно-химических характеристик поверхностно-модифицированного металла (Л1, М) и для решения теоретических и практических задач физикохимии контактного взаимодействия в трибосистемах.

4 Изучить воздействие метана в составе газовой среды (газа-носителя) на гидрофобность и величину удельной поверхности металлических продуктов гидридного синтеза и предложить механизм влияния метана на структурно -химические свойства получаемых дисперсных металлов.

5 Проанализировать стабильность трибохимических свойств системы адсорбционно-модифицированный металл - смазка и сформулировать физико-химические условия формирования трибосистем, содержащих добавки дисперсных металлов, которые устойчивы к длительному воздействию механических нагрузок.

Научная новизна. Впервые проведено теоретическое и экспериментальное рассмотрение взаимосвязи строения адсорбционного слоя ЧСА (триамона и алкамона) на дисперсных металлах, уровня их водоотталкивающих свойств и фундаментальных трибологических характеристик (силы и коэффициента трения) соответствующих систем металл-смазка. Экспериментально обнаружена и аппроксимирована аналитическим выражением на основе линейной функции и функции Гаусса зависимость между коэффициентом трения и величиной 1/а, отражающей водоотталкивающие свойства адсорбционно-модифицированного металла в А1 - содержащих трибосистемах. Построены пространственные кривые в координатах D - a - ^^ позволяющие по адсорбционно-химическим характеристикам поверхностно-модифицированных металлов отслеживать снижение трения в трибологической паре со смазкой. Процессы гидрофобизации, развития поверхности при сохранении химической устойчивости металлических продуктов твердотельного гидридного синтеза, формируемых в газовой среде метана, связаны с хемосорбцией последнего на всех стадиях синтеза и возникновением гетероатомного взаимодействия между металлом и кремнием поверхностной карбосилоксановой пленки со смещением электронной плотности по схеме

Теоретическая и практическая значимость работы. Исследование изменения структуры и свойств поверхности веществ в результате адсорбции

инородных молекул неразрывно связано с решением целого ряда теоретических и прикладных задач физической химии поверхностных явлений. Адсорбция различных соединений, обладающих донорно-акцепторными свойствами, на поверхности металлов играет важную роль в процессах катализа, коррозии, смачивания, смазки, создания новых наноструктурированных, антифрикционных материалов и других функциональных материалов. ЧСА, адсорбированные на металлах, представляют собой интересные объекты с точки зрения изучения и использования синергетических эффектов и нелинейных свойств системы металл-адсорбат. Выбранные металлы (Al, Cu, Ni) широко используются как конструкционные материалы, в дисперсном состоянии применяются как полезные добавки к композициям различного назначения. Изучение закономерностей влияния адсорбции триамона и алкамона - препаратов отечественного производства - на свойства поверхности металлов актуально с точки зрения создания импортозамещающих технологий антифрикционных и высокогидрофобных материалов.

Методология и методы исследования. В качестве исходных дисперсных металлов выбраны Al-порошки марки ПАП - 2 с удельной поверхностью 2,6 ± 0,2

Л Л

м /г (БЭТ), порошок меди ПМ1 с поверхностью 0,34 ± 0,02 м /г и порошок никеля

Л

ПНК - УТ3 с поверхностью 0,50 ± 0,10 м /г. Использованные в работе режимы модифицирования поверхности металлов, по данным электронной микроскопии, не приводят к заметному изменению формы и размера частиц. Порошки металлов обрабатывали в парах алкамона (А), триамона (Т) и гидрофобизирующей жидкости ГКЖ - 94 на основе этилгидридсилоксана (далее - ГКЖ) при комнатной температуре по различным программам адсорбции А, Т, ГКЖ. Состав полученных образцов с адсорбированными аммониевыми или кремнийорганическими соединениями определяли методами EDX -спектроскопии (аналитическая приставка EDAX/TSL, режим съемки - 6 кВ) и рентгенофлюоресцентного анализа (РФлА, прибор «Bruker S4 Explorer»). Энергии связи электронов химических элементов в поверхностном слое определяли методом РФЭ - спектроскопии. Измерения РФЭ - спектров проводили на приборе

Escalab 220iXL (университет г. Лейпцига). Погрешность определения энергии связи характеристичекого уровня составляла 0,1 эВ. Оценку водоотталкивающих свойств образцов проводили по величине адсорбции паров воды (а), измеренной гравиметрически эксикаторным методом при относительном давлении паров p/p0 = 0,98 ± 0,02. В качестве основы смазки с введенными порошками металлов применяли масло И-20. Силу трения (F^) и коэффициент трения (f) определяли в изотермических условиях на машине трения ДМ-29М с трибологической парой сталь Ст45 (ГОСТ 1050 - 88) - бронза Бр АЖ 9-4 (ГОСТ 18175 - 78), содержащей масло И-20 с добавками (0,5 - 1,0 мас %) адсорбционно-модифицированных металлов. Данные трибологических измерений сопоставляли с результатами измерений на машине трения МТУ - 01 Центра коллективного пользования высокотехнологическим оборудованием. В МТУ - 01 улучшение антифрикционных свойств смазки регистрируется по уменьшению момента силы трения в трибосистеме. Кроме того, учитывали измерения интегрального показателя трения D, пропорционального силе трения, методом акустической эмиссии с помощью сертифицированного прибора АРП - 11 в диапазоне частот 20 - 300 кГц по ГОСТу 27 655 - 88. В качестве добавки к смазке исследовались следующие порошки металла (М): М/Т и М/А - образцы с хемосорбированным триамоном или алкамоном соответственно; М/(А+Т) - образец, обработанный смесью алкамона и триамона; М/Т/А - образец с последовательно хемосорбированными на металле триамоном и алкамоном, а также образцы вида М/А/Т (изменена последовательность нанесения А и Т) и М/Т/Т (с нанесенными друг за другом двумя слоями низкомолекулярного (Q - С2) триамона). Алкамон имеет существенно более крупные алкильные радикалы (С16 - С18) в строении катиона ЧСА. Математическая обработка результатов и построения зависимостей производились с применением вычислительных пакетов MathCad и Origin 6.0.

Положения, выносимые на защиту.

1 Совокупность результатов о влиянии строения адсорбционного слоя на дисперсном алюминии аммониевых соединений (триамона и алкамона) на коэффициент трения и силу трения в Al-содержащих трибосистемах, а также

формула взаимосвязи коэффициента трения и водоотталкивающих свойств дисперсного металла.

2 Закономерность немонотонного изменения интегрального показателя трения D металлосодержащей смазки, где добавленный металл (М=М, Си, А1) по разной программе поверхностно модифицирован аммониевыми препаратами (триамоном и алкамоном), которая заключается в том, что аномальное увеличение D по мере роста водоотталкивающих свойств металла наблюдается для систем с добавками на основе никеля; зависимости для систем с М- и Си- добавками характеризуются экстремумом с Dmax ~ 1700 и Рщщ ~ 270 соответственно; зависимость для всех металлов может быть описана и объяснена с использованием суперпозиции линейной функции и функции Гаусса.

3 Эффект возрастания величины удельной поверхности и гидрофобности металлических продуктов (Си, М, Fe) при осуществлении твердотельного гидридного синтеза в среде метана и объяснение механизма эффекта блокированием гидрофильных центров поверхности на всех стадиях синтеза за счет хемосорбции метана.

Достоверность результатов подтверждается данными современных физических и физико-химических методов исследования адсорбционно-модифицированных металлов (РФЭ-, EDX-спектроскопии,

рентгенофлюоресцентного анализа), взаимосогласованностью и соответствием ряда результатов литературным данным, успешной апробацией результатов на международных выставках и научных форумах, а также - независимым подтверждением корректности построенных графиков и высокого уровня антифрикционных свойств трибосистем, обеспечиваемого добавками металлов, которые получены с использованием адсорбции ЧСА, при практической реализации результатов работы.

Апробация результатов. Результаты исследований были представлены и обсуждались на следующих конференциях: четвертой Международной конференции «От наноструктур, наноматериалов и нанотехнологий к Наноиндустрии» (Ижевск, 2013 г.); Всероссийской молодежной конференции

«Инновации и технологии Прикаспия» (Астрахань, Астраханский госуниверситет,

2012 г.); II Всероссийской студенческой конференции с международным участием «Химия и химическое образование XXI века» (СПб, РГПУ им. А.И. Герцена,

2013 г.); научно-практической конференции с международным участием «Неделя науки СПбГПУ» (2-7 декабря 2013 г.); научной конференции, посвященной 186-й годовщине образования СПбГТИ (ТУ) (2-3 декабря 2014 г.); на международном симпозиуме «Нанофизика и наноматериалы» (СПб, 24-25 ноября 2015 г.). Выявленные закономерности формирования Si-C-содержащих металлических продуктов в среде метана позволили предложить «Способ получения поверхностно-наноструктурированного металлического материала», новизна которого подтверждена выдачей патента РФ №2570599. Данная разработка отмечена большой золотой медалью и дипломом I степени на Международной выставке Н1-ТЕСН-2015 (СПб, март 2015 г.) и серебряной медалью на Международной выставке «Крым-Н1-ТЕСН-2014» (Севастополь, сентябрь

2014 г.).

В главе 1 помещен обзор литературы, где анализируются известные данные об адсорбции ЧСА на различных поверхностях и предлагаемые механизмы хемосорбции. Рассматриваются физико-химические аспекты теории контактного взаимодействия различных материалов. Обсуждаются методы адсорбционного модифицирования металлов, основанные на принципах молекулярного наслаивания, и гидридный синтез поверхностно-наноструктурированных металлов. В главе 2 описаны использованные в работе объекты и методы исследования. В главе 3 анализируется влияние адсорбции ЧСА на водоотталкивающие свойства металла и трибологические характеристики системы металл-смазка. В главе 4 рассматривается влияние газовой среды на гидрофобность и структурные характеристики металлических продуктов гидридного синтеза. В приложениях к диссертации помещены копии дипломов, полученных за научные разработки (приложения А, Б, В), акта о внедрении

(приложение Г), информация о патенте РФ по теме диссертации (приложение Д), примеры математической обработки результатов.

Основные результаты представленной работы опубликованы в 11 трудах, в том числе, - в виде трех статей в научных журналах, являющихся изданиями, рекомендованными ВАК РФ, 3 статьи и 4 материалов и тезисов доклада в сборниках трудов всероссийских и международных конференций, 1 патент. Среди публикаций 2 статьи напечатаны в журнале «Конденсированные среды и межфазные границы» (КСМФ), рекомендованном ВАК РФ для защит кандидатских диссертаций на соискание ученой степени - кандидат наук, химические науки (приказ Минобрнауки России от 27.07.2014 №793 с изменениями, внесенными приказом Минобрнауки России от 03.06.2015 №560). Кроме того, еще одна статья опубликована в журнале «Химическая физика и мезоскопия» (ХФМ), также рекомендованном ВАК РФ. Оба журнала - КСМФ и ХФМ - публикуют статьи, посвященные анализу физико-химических процессов на границах раздела фаз (соответствует п.3 паспорта специальности 02.00.04) и реферируются в специализированной профессиональной базе Chemical Abstracts.

Материал, представленный в диссертации, связан с анализом и решением задач по направлениям исследований, предусмотренным паспортом специальности 02.00.04 (физическая химия):

п. 3 Определение термодинамических характеристик процессов на поверхности, установление закономерностей адсорбции на границе раздела фаз и формирования активных центров на таких поверхностях.

п. 5 Изучение физико-химических свойств систем при воздействии внешних полей, а также в экстремальных условиях высоких температур и давлений.

п. 6 Неравновесные процессы, потоки массы, энергии и энтропии пространственных и временных структур в неравновесных системах.

п. 10 Связь реакционной способности реагентов с их строением и условиями осуществления химической реакции.

п. 11 Физико-химические основы процессов химической технологии.

По мнению ряда авторитетных специалистов, отцом-основателем родившейся на стыке физики, химии и др. наук нанотехнологии следует считать выпускника и профессора кафедры физической химии Горного института Петра Петровича Веймарна (см. главу 1), который работал в институте с 1908 по 1915 год. П. П. Веймарн, как и другой известный физико-химик Н. С. Курнаков, прославивший Горный институт, в качестве объектов своих исследований активно использовал металлы. В этом смысле, данная работа продолжает изучение физико-химических свойств металлов, включая свойства их поверхности, начатое более 100 лет назад на кафедре физической химии Горного института.

Диссертационное исследование выполнено в рамках тематического плана фундаментальных исследований по государственным заданиям Минобрнауки России, проекты №5279 и № 8635 (2012-2013), гранта Правительства СПб для аспирантов (диплом серия ПСП №13313, 2013) и госконтракта № 14.577.21.0127 по ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы».

Автор выражает благодарность научному руководителю профессору Андрею Гордиановичу Сыркову - за полезные советы в ходе выполнения диссертационной работы, аспиранту Михаилу Силиванову - за помощь в проведении части экспериментов с А1-образцами на машине трения ДМ-29М, доценту кафедры высшей математики Владимиру Всеволодовичу Тарабану - за консультации и техническую помощь в математической обработке экспериментальных данных.

ГЛАВА 1 Адсорбционные и трибохимические процессы на металлах в присутствии аммониевых и кремнийорганических соединений на поверхности

1.1 Адсорбция. Механизм хемосорбции четвертичных соединений

аммония

Термин адсорбция, первоначально означал конденсацию газов на открытых поверхностях (в отличие от абсорбции, в результате которой молекулы газа проникают в массу абсорбирующего твердого тела).

Адсорбция (более конкретно, физическая адсорбция) в настоящее время принята как международный термин, означающий обогащение (т. е. положительную адсорбцию, или просто адсорбцию) или обеднение (т. е. отрицательную адсорбцию) одного или более компонентов в межфазном слое. В 1909 г. Мак-Бэн предложил общий термин сорбция для обозначения адсорбции на поверхности, абсорбции путем проникновения молекул в решетку твердого тела и капиллярной конденсации в порах [1].

Вещество, на поверхности которого происходит адсорбция, называется адсорбентом, а поглощаемое из объемной фазы - адсорбатом. Различают два вида адсорбции: физическую и активированную, или хемосорбцию.

При физической адсорбции молекулы газа связаны с атомами поверхности твердого тела слабыми ван-дер-ваальсовыми силами (дисперсионными индукционными и ориентационными). Физическая адсорбция - обратимый процесс.

Активированная адсорбция, или хемосорбция, обусловлена химическими, валентными силами между адсорбированными молекулами и атомами поверхности твердого тела. Хемосорбция необратима и сопровождается большими тепловыми эффектами, доходящими до 400 кДж/моль и более [2].

1.1.1 Природа комплексов типа твердый адсорбент - адсорбат

Долгое время при рассмотрении адсорбции считали, что поверхность адсорбента инертна. Это не совсем правильно, так как при адсорбционном взаимодействии ни адсорбат, ни адсорбент не остаются неизменными, и в этом смысле можно говорить об образовании комплексов между адсорбентом и адсорбатом. Фактически адсорбция определяется тремя факторами:

1 влиянием адсорбента на молекулярную структуру адсорбата,

2 влиянием адсорбата на структуру адсорбента и

3 образованием непосредственной связи или локальным взаимодействием между центрами адсорбции и адсорбатом.

Влияние адсорбции на свойства адсорбата

В соответствии с законами термодинамики и статистической механики внутренняя энергия и энтропия молекул в адсорбированном и газообразном состоянии должны различаться, даже если не принимать во внимание энергию образования адсорбционных связей или изменение энтропии вследствие фиксации молекул адсорбата в адсорбированном слое. Ясно, например, что адсорбированная молекула частично или полностью теряет вращательные степени свободы [3].

Ценные сведения об энергетическом состоянии адсорбированных молекул дает ИК-спектроскопия. Интересно, что те линии ИК-поглощения, которые по соображениям симметрии запрещены для свободных газовых молекул, могут появиться в ИК-спектре, если эти молекулы адсорбированы. Так, Шеппард и Йетс нашли, что при адсорбции метана и водорода на стекле в их спектрах появляются полосы, запрещенные в нормальном газообразном состоянии. Это означает, что при адсорбции происходит некоторое понижение симметрии молекул. Форма отдельных полос спектра метана указывает на уменьшение вращательных степеней свободы. При адсорбции азота на никеле в ИК-спектре поглощения появляется полоса, отвечающая запрещенному в нормальных условиях валентному колебанию связи Ы-Ы. Появление этой полосы и полос молекул,

содержащих изотопы азота, свидетельствует об отсутствии диссоциации молекул азота на атомы.

Спектроскопические методы исследования состава и состояния поверхностей твердых тел обычно применимы и для исследования хемосорбированных частиц. Широкое применение, в частности, нашла инфракрасная спектроскопия. Приведем несколько примеров. Эйшенс и Джэкноу обнаружили, что 15Ы2, адсорбированный никелем, нанесенным на силикагель, дает полосу при 2128 см- . Если же адсорбируется смесь изотопов полоса

сдвигается к 2160 см-1. Такой изотопный сдвиг соответствует двухатомным молекулам азота, что указывает на отсутствие значительной диссоциации молекул азота на поверхности. Предполагается, что при взаимодействии азота с поверхностью никеля образуются комплексы М-Ы = Ы+. Расчетная прочность связей М-Ы и Ы-Ы соответственно равна 3-105 и 19,1-105 дн/см. Положение полосы адсорбированного азота можно контролировать, добавляя второй активный газ. Еще один пример - адсорбция смеси окисей углерода и азота на поверхностях различных металлов, приводящая к появлению полосы при 2260 см-1. Эта полоса приписывается изоцианату типа М-ЫСО, образующемуся при хемосорбции [3].

Один из актуальных объектов изучения физической химии поверхности -адсорбция дифильных органических молекул. Механизм хемосорбции таких молекул, в т.ч. для ПАВ, не был в деталях известен даже при адсорбции из растворов.

Первое время исследовали лишь ИК-спектры пропускания порошков с высокой удельной поверхностью. Достаточно чувствительным является также метод измерения ИК-спектров отражения зеркальных металлических поверхностей, и в частности монокристаллов, при больших углах падения. Изучая поверхности реальных катализаторов, имеющих сложную структуру, целесообразно использовать также ДМЭ, РФЭ-спектроскопию и другие физические методы. Для исследования состава и структуры поверхности в настоящее время применяют до 50 инструментальных методов, включая ВИМС,

ЕХАББ, АСМ, СТМ, СКР, ЕБХ-спектроскопию, электроно-, нейтронографию и др.

1.1.2 Классификация ПАВ. Катионные ПАВ

В настоящее время поверхностно-активные вещества (ПАВ) применяются в различных областях промышленности - это компоненты моющих средств, флотореагенты, стабилизаторы эмульсий и пен, диспергаторы минералов, антистатики, ингибиторы коррозии, деэмульгаторы и т. д. Такое широкое применение обусловлено их способностью в низких концентрациях значительно интенсифицировать технологические процессы, а также модифицировать поверхности, придавая им необходимые свойства. Разработка оптимальных условий использования ПАВ возможна только при знании физико-химических основ их действия [4-7].

Теоретические основы для дальнейших исследований ПАВ были заложены Гиббсом и Лэнгмюром. Мак-Бэн предложил новые методы изучения адсорбции, а Гриффин - ввел понятие о гидрофильно-липофильном балансе. В настоящее время разработкой новых соединений, обладающих поверхностной активностью, занимается огромное число химиков.

Схемы классификации ПАВ традиционно основаны на физических свойствах или функциональности. Наиболее распространенное физическое свойство, используемое в классификации, - это ионность: ПАВ является заряженным или незаряженным, ионным или неионогенным. Другой критерий -это молекулярная масса: номинально ПАВ либо низкомолекулярное (ММ < 400), либо высокомолекулярное (ММ ~ 2000-20000). Еще одно важное свойство - это физическое состояние: ПАВ в стандартных условиях - кристаллическое твердое тело, аморфная паста или жидкость. Поскольку многие промышленно и биологически важные ПАВ бывают с одним или с двумя углеводородными радикалами, то различают соответственно два класса ПАВ. Часто функциональность является более применяемой классификацией. ПАВ могут

быть хорошими диспергирующими агентами, эмульгаторами, антивспенивателями, флокулянтами либо флотационными агентами.

Основная классификация ПАВ основана на их поверхностной активности и предпочтительной агрегации на жидких поверхностях раздела, будь то «газ-жидкость», «жидкость-жидкость» или «твердое вещество-жидкость». Поскольку это амфифильные соединения, они всегда обладают как минимум двумя функциональными частями: сольвофильная (обычно гидрофильная) часть, которая преимущественно сольватируется в растворителе, и сольвофобная часть -слабо сольватированная в том же растворителе.

В реальных процессах ПАВ выступают в качестве диспергаторов, пленкообразователей и стабилизаторов. Рисунок 1.1 показывает сложную взаимозависимость процессов и определяющих их актов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Назарова Елена Александровна, 2016 год

Список литературы

1 Грег, С. Адсорбция, удельная поверхность, пористость / С. Грег, К. Синг. -Л.: Мир, 1984. - 310 с.

2 Стромберг, А. Г. Физическая химия: учеб. для хим. спец. вузов / А. Г. Стромберг, Д. П. Семченко. - 4-е изд., испр. - М.: Высшая школа, 2001.

- 527 с.

3 Адамсон, А. Физическая химия поверхностей / А. Адамсон - М.: Мир, 1979.

- 568 с.

4 Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества: Справочник / А. А. Абрамзон [и др]; под ред. А. А. Абрамзона, Е. Д. Щукина. - Л.: Химия, 1984. - 392 с.

5 Ланге, К. Р. Поверхностно-активные вещества: синтез, свойства, анализ, применение / К. Р. Ланге; под науч. ред. Л. П. Зайченко. - СПб.: Профессия, 2007. - 240 с.

6 Абрамзон, А. А. Поверхностно-активные вещества. Синтез, анализ, свойства, применение: учеб. пособие для вузов / А. А. Абрамзон, Л. П. Зайченко, С. И. Файнгольд. - Л.: Химия, 1988. - 200 с.

7 Абрамзон, А. А. Поверхностно-активные вещества: свойства и применение / А. А. Абрамзон. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1981. - 304 с.

8 Дедков, Г. В. Адгезионный механизм трения в нанотрибоконтактах / Г. В. Дедков // Письма в ЖТФ. - 1998. - Т. 24, №19. - С. 44-50.

9 Парфин, Г. Адсорбция из растворов на поверхности твердых тел / Г. Парфин, К. Рочестер. - М.: Мир, 1986. - 488 с.

10 Иванова, Н. И. Взаимодействие ПАВ с полярной твердой поверхностью / Н. И. Иванова // Химия высокоорганизованных веществ и научные основы нанотехнологии. - СПб.: СПбГУ, 1998. - С. 179.

11 Махова, Л. В. О влиянии энергии связи N1s адсорбированных наноструктур

на смазывающее действие поверхностно-активных веществ на границе раздела металл-стекло и металл-полимер / Л. В. Махова [и др.] // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2003.- Т. 5, № 4. -С. 423-428.

12 Быстров, Д. С. Наноструктурное модифицирование и регулирование свойств поверхности металлов на основе эффекта влияния подслоя низкомолекулярного ПАВа / Д. С. Быстров, Т. М. Магомедов, А. Г. Сырков // Записки Горного института. - 2007. - Т. 173. - С. 214-216.

13 Сырков, А. Г. Нанотрибология: эффект взаимосвязи энергетических характеристик поверхности с антифрикционными и изолирующими свойствами адсорбированных катионных ПАВ / А. Г. Сырков, И. В. Плескунов, С. Е. Демьянов // Записки Горного института. - 2004. - Т. 159. -

C. 224-228.

14 Быстров, Д. С. Наноструктурное регулирование реакционной способности и антифрикционных свойств поверхности алюминия и стали: дис. ... канд. хим. наук: 02.00.04 / Д. С. Быстров; СПбГТИ(ТУ). - СПб., 2009. - 182 с.

15 Pleskunov, I. On uniform principles and ways of creation of nanostructured metallic and antifrictional materials on steel base / I. Pleskunov, A. Syrkov,

D. Bystrov // CIS Iron and Steel Review. - 2008. - № 1-2.- P. 23-25.

16 Пщелко, Н. С. Электрофизические и химико-физические микро- и нанотехнологии усиления адгезии компонентов в системе металл-диэлектрик / Н.С. Пщелко [и др. ] // Российские нанотехнологии. - 2009. -Т. 4., № 11-12. - С. 42-47.

17 Баранова, Н. В. Гидрофобизация никелированных стеклянных микросфер поверхностно-активными веществами / Н.В. Баранова, Л.И. Ворончихина // Успехи современного естествознания. - 2004. - №4. - С. 53-59.

18 Syrkov, A. G. Properties of the lubricants and their components containing surface-modified aluminium powder / A. G. Syrkov, M. O. Silivanov,

I. V. Pleskunov // Smart nanocomposites. - 2015. - Vol. 6, N 2. - P. 21-31.

19 Sychov, M. Acid-Base Aspect of Control of Nanocomposite Electrical Properties (Book Chapter) / M. Sychov [et. al.] // Nanoscale-Arranged Systems for Nanotechnology. - NY: Nova Science Publishers, Inc., 2015. - 191 p.

20 Пахнутова, Е. А. Кислотно-основные свойства поверхности газохроматографических сорбентов с привитыми слоями хелатов металлов / Е. А. Пахнутова, Ю. Г. Слижов // Журнал физической химии. - 2014. - Т. 88, № 7-8. - С. 1228-1232.

21 Алексеев, С. А. Влияние донорно-акцепторных центров поверхности титаната бария на свойства композитов на основе цианового эфира ПВС / С. А. Алексеев [и др.] // Журнал физической химии. - 2006. - Т. 80, № 4. -С. 700-703.

22 Герасимов, Я. И. Курс физической химии. Ч. II. / Я. И. Герасимов - М.: Химия, 1973. - 623 с.

23 Скорчелетти, В. В. Теоретические основы коррозии металлов. / В. В. Скорчелетти. - Л.: Химия, 1973. - 263 с.

24 Колотыркин, Я. Н. Металл и коррозия / Я. Н. Колотыркин. - М.: Металлургия, 1985. - 252 с.

25 Белоглазов, И. Н. Химико-физические основы и методы получения поверностно-наноструктурированных металлов / И.Н. Белоглазов, А.Г. Сырков. - СПб.: СПбГУ, 2011. - 72 с.

26 Сырков, А. Г. Синергетическое усиление реакционной способности алюминия в присутствии четвертичных соединений аммония на поверхности / А.Г. Сырков // Журнал общей химии. - 2013. - Т.83, №8 - С. 1392-1393.

27 Syrkov, A. G. Synergetic change of tribochemical properties of copper in the presence of Quaternary Ammonium Compounds at the surface / A.G. Syrkov // Russian Journal of General Chemistry. - 2015. - Vol. 85, N 6. - P. 1538-1539.

28 Дедков, Г. В. Нанотрибология: экспериментальные факты и теоретические

модели / Г. В. Дедков // Успехи физических наук. - 2000. - Т. 170, № 6. -С. 585-618.

29 Urbakh, M. The nonlinear nature of friction / M. Urbakh [et al.] // Nature. - 2004.

- Vol. 430. - P. 525-528.

30 Хоменко, А. В. Статистическая теория граничного трения атомарно-гладких твердых поверхностей при наличии смазочного слоя / А.В. Хоменко, Я.А. Ляшенко // Успехи физических наук. - 2012. - Т.182, №10. - С. 10811110.

31 Дерягин, Б. В. Адгезия твердых тел / Б.В. Дерягин, Н.А. Кротова, В.П. Смилга - М.: Наука, 1973. - 280 с.

32 Крагельский, И. В. Трение и износ / И. В. Крагельский. -М.:Машиносторение, 2001. - 664 с.

33 Абрамян, А. А. Основы прикладной нанотехнологии / А. А. Абрамян, В. И. Балабанов, В. И. Беклемышев. - М.: Изд. Дом «Магистр-Пресс», 2007.

- 208 с.

34 Заславский, Ю. С. Новое в трибологии смазочных материалов / Ю. С. Заславский, В. П. Артемьева. - М.: ГУП Изд. «Нефть и газ», 2001. -480 с.

35 Мышкин, Н. К. Трение, смазка, износ / Н. К. Мышкин, М.И. Петроковец. -М.: Физматлит, 2008. - 368 с.

36 Кужаров, А. А. Триботехнические свойства нанометричных кластеров меди : дис. ... канд. техн. наук : 05.02.04 / А. А. Кужаров; ДГТУ. - Ростов-на-Дону, 2004. - 174 c.

37 Дураджи, В. Н. Некоторые триботехнические исследования противоизносных антифрикционных ремонтно-восстановительных составов / В.Н. Дураджи, С.П. Хазов // Производство и ремонт машин: сборник материалов Международной научно-технической конференции, Ставрополь, 28 февр.- 6 марта 2005. - Ставрополь.: Изд-во СтГАУ «АРГУС», 2005. -

С. 37-44.

38 Топлива, смазочные материалы, технические жидкости: справочник / Под ред. В.М. Школьникова. - М.: Химия, 1989. - 360 с.

39 Головин, Ю. И. Введение в нанотехнику / Ю. И. Головин - М.: Машиностроение, 2007. - 496 с.

40 Попова, М. Н. Трибологические свойства индустриального масла с холестерическими жк-присадками и углеродными нанотрубками // Современное машиностроение. Наука и образование: материалы 3-й Международной научно-практической конференции / под ред., М. М. Радкевича и А. Н. Евграфова. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2013. - 1205 с.

41 Алесковский, В. Б. Химия надмолекулярных соединений / В. Б. Алесковский. - СПб.: СПбГУ, 1996. - 256 с.

42 Корсаков, В. Г. Физика и химия в нанотехнологиях / В. Г. Корсаков, А. Г. Сырков, Л. П. Велютин. - СПб.: РТП ИК «Синтез», 2002. - 64 с.

43 Сырков, А. Г. Новые твердотельные синтезы и основы нанотехнологии металлов / А. Г. Сырков, А. В. Федотов, Т. В. Стоянова // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2003. - Т.5, №1. - С. 11-16.

44 Кластеры, структуры и материалы наноразмера: инновационные и технические перспективы / М. А. Меретуков [и др.]; под ред. д.т.н., проф. И.Н. Белоглазова. - М.: Издательский дом «Руда и Металлы», 2005. - 128 с.

45 Малыгин, А. А. Химия поверхности и нанотехнология: взаимосвязь и перспективы / А. А. Малыгин // Соросовский образовательный журнал. -2004. - №1. - с. 32-37.

46 Riikka L. Puurunen. Surface chemistry of atomic layer deposition: A case study for the trimethylaluminum/water process / Riikka L. Puurunen // Journal of Applied Physics. - 2005 - Vol. 97, N 12. - P. 121301-121352.

47 Ермаков, Ю. И. Закрепленные комплексы на окисных носителях в катализе / Ю.И. Ермаков [и др.]. - Новосибирск: Наука, 1980. - 248 с.

48 Лисичкин, Г. В. Химия привитых поверхностных соединений / Г. В. Лисичкин. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 592 с.

49 Сырков, А. Г. Исследование взаимодействия гидрированной поверхности гидридполисилоксана с хлоридами металлов / А. Г. Сырков, В. М. Смирнов, И. Б. Слинякова // Журнал прикладной химии. - 1983. - Т. 56, № 12. -С. 2661-2664.

50 Сырков, А. Г. Гидридный твердотельный синтез металлических веществ и его основные закономерности: дис. ... докт. техн. наук / А. Г. Сырков; СПбГТИ (ТУ). - СПб., 1998. - 347 с.

51 Syrkov, A. G. Methods Physics and Chemistry in Obtaining of Nanostructured Metallic Materials and Nanotribology / A.G. Syrkov // Non-ferrous Metals. Nanostructured Metals and Materials. - 2006. - №4. - Р. 12-18.

52 Bransom, S. The interaction of methan and nickel oxide / S. Bransom, A. Dandy // Transactions of the Faraday Society. - 1959. - Vol. 55, N 7. - P. 1195-1199.

53 Bransom, S. The oxidation of paraffins by copper oxide / S. Bransom, L. Haulor, B. Smythe // Transactions of the Faraday Society. - 1956. - Vol .52, N 5. -P. 627-630.

54 Сырков, А. Г. Закономерности гидридного твердотельного синтеза металлических веществ и соединений / А. Г. Сырков // Журнал неорганической химии. - 1993. - Т. 38, № 5. - С. 753-759.

55 Сырков, А. Г. Закономерности образования и структурно-химические особенности металлических продуктов гидридного синтеза / А. Г. Сырков // Журнал общей химии. - 1994. - Т. 64, № 1. - С. 43-50.

56 Махова, Л. В. Гидридный твердотельный синтез металлических веществ и структурно-химические особенности Si-C-содержащих металлических веществ: дис. ... канд. хим. наук.: 02.00.01 / Л.В. Махова; СПбГУ. - СПб., 1992. - 110 с.

57 Сырков, А. Г. Влияние восстановителя на состояние атомов в

поверхностном слое и химическую устойчивость образующегося металла / А.Г. Сырков, Л.В. Махова, В.Г. Корсаков // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2001. - Т. 3, № 4. - С. 323-326.

58 Панкина, Г. В. Оксиды кобальта и железа, диспергированные на активированных углях. Размерный фактор / Г.В. Панкина [и др.] // Журнал физической химии. - 2015. - Т. 89, № 6. - С. 1008-1012.

59 Syrkov, A. G. Surface-Nanostructured Metals and Their Tribochemical Properties (Book Chapter) / A. G. Syrkov // Smart Nanoobjects: from laboratory to industry / Ed. by K. Levine. - NY: Nova Science Publishers, Inc., 2013. - 214 p.

60 Сырков, А. Г. Новые пути и фундаментальные основы нанотехнологии металлов / А. Г. Сырков // Цветные металлы. - 2004. - №4. - С. 67-71.

61 Сырков, А. Г. Синергетические изменения трибохимических свойств в гетерогенных системах, содержащих поверхностно-модифицированные металлы / А.Г. Сырков // Записки Горного института. - 2015. - Т. 216. -С. 122-130.

62 Жабрев, В. А. Физико-химические процессы синтеза наноразмерных объектов / В. А. Жабрев [и др.].- СПб.: изд-во «Элмор», 2012. - 328 с.

63 Марголин, В. И. Введение в нанотехнологию / В. И. Марголин [и др.]. -СПб.: Изд-во «Лань», 2012. - С. 27.

64 Грачев, В. И. Основы синтеза наноразмерных частиц и пленок / В. И. Грачев [и др.]. - Ижевск: Удмуртия, 2014. - 480 с.

65 Веймарн, П. П. Об электропроводности металлов и их сплавов с точки зрения дисперсоидной химии / П. П. Веймарн. - СПб.: Экон. Типо-Литогр., 1912. - 15 с.

66 Веймарн, П. П. Значение коллоидной химии для различных областей естествознания (вступительная лекция, прочитанная 12 октября 1910 года в Императорском СПб университете) / П.П. Веймарн. - СПб., 2011.

67 Вахренева, Т. Г. Опыт оценки антифрикционных свойств поверхности

металла методом Стокса / Т. Г. Вахренева, А. Г. Сырков, М. Р. Уразаева // Записки Горного института. - 2007. - Т. 170. - С. 240-243.

68 Баранова, Н. В. Адсорбционное модифицирование металлизированных материалов / Н. В. Баранова // Цветные металлы. - 2005. - № 9. - С. 50-54.

69 Лисичкин, Г. В. Химическое модифицирование поверхности наноматериалов / Г.В. Лисичкин // Тез. Докл. II Всерос. конф. с международным интернет - участием «От наноструктур, наноматериалов и нанотехнологий к нанондустри». - Ижевск: Изд. ИжГТУ, 2009. - С. 69.

70 Быстров, Д. С. Антифрикционные свойства индустриального масла с присадками наноструктурированных металлов / Д.С. Быстров // Химическая физика и мезоскопия. - 2009. - Т. 11, № 4. - С. 462-466.

71 Ремзова, Е. В. Нелинейность химико-физических свойств поверхностно-модифицированных металлов и гетерогенных систем на их основе: дис. ... канд. хим. наук: 02.00.21 / Е. В. Ремзова; ВГУ. - Воронеж, 2013. - 140 с.

72 Сырков, А. Г. Два подхода к получению поверхностно -наноструктурированных металлов: твердотельный гидридный синтез и адсорбционное модифицирование / А. Г. Сырков [и др.] // Записки Горного института. — 2012. — Т. 196. — С. 373-376.

73 Сырков, А. Г. Устойчивость в процессе высокотемпературного окисления поверхностно-наноструктурированных металлов, полученных методом твердотельного гидридного синтеза / А. Г. Сырков [и др.] // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2011. - Т. 13., № 3. -С. 345-347.

74 Пантюшин И. В. Твердотельный синтез поверхностно-наноструктурированных металлов (М, Си, А1) через стадию адсорбционного модифицирования: дис. ... канд. техн. наук: 05.16.02 / И. В. Пантюшин; СПбГГИ им. Г. В. Плеханова (ТУ). - СПб., 2010. - 149 с.

75 Химический энциклопедический словарь // Под ред. И. Л. Кнунянц. - М.:

Советская энциклопедия, 1983. - 792 с.

76 Хананашвили, Л. Н. Технология элементоорганических мономеров и полимеров / Л. Н. Хананашвили, К. А. Андрианов. - М.: Химия, 1983. -380 с.

77 Сырков А. Г., Смирнов В. М. Простая стеклянная установка для осуществления взаимодействия твердых тел с парами труднолетучих галогенидов / А. Г. Сырков, В. М. Смирнов // Вестник ЛГУ. - 1982. - Сер. 4, Вып. 4. - С. 128.

78 Спиридонов, В. П. Математическая обработка физико - химических данных / В. П. Спиридонов, А. А. Лопаткин. - М.: МГУ, 1970. - 221 с.

79 Чарыков, А. К. Математическая обработка результатов химического анализа / А. К. Чарыков. - Л.: Химия, 1984. - 168 с.

80 Белоглазов, И. Н. Обработка результатов эксперимента / И. Н. Белоглазов, С. З. Эль - Салим. - М.: Изд. дом "Руда и Металлы", 2004. - 130 с.

81 Бекстед, М. В. Анализ данных по времени горения частиц алюминия / М.В. Бекстед // Физика горения и взрыва. - 2005. - Т. 41, №5. - С. 55-60.

82 Испытания металлов / Под ред. К. Нитцше. - М.: Металлургия, 1967. - 250 с.

83 Де Лука, Л. Т. и др. Горение смесевых твердых топлив с наноразмерным алюминием / Л. Т. Де Лука [ и др.] // Физика горения и взрыва. - 2005. -Т. 41, № 6. - С. 80-92.

84 Масленков, С. Б. Жаропрочные стали и сплавы / С.Б. Масленков. - М.: Металлургия, 1983. - 191 с.

85 Сырков, А. Г. О применении металлизированных окислов в качестве упрочняющих фаз в литейных сплавах / А. Г. Сырков [и др.] // В кн.: Неорганические жаростойкие материалы, их применение и внедрение в народное хозяйство. - Кемерово: Изд. Кемеровского ун-та, 1982. - С. 266267.

86 Романов, В. В. Методы исследования коррозии металлов / В. В. Романов. -

М.: Металлургия, 1965. - 208 с.

87 Алюминий. Металловедение, обработка и применение алюминиевых сплавов. Справочник. - М.: Металлургия, 1972. - 664 с.

88 Соснов, Е. А. Исследования наноматериалов методами атомно - силовой микроскопии/ Е. А. Соснов, А. А. Малыгин // Тез. докл. Всерос. конф. с межд интернет-участием «От наноструктур, наноматериалов и нанотехнологий к наноиндустрии». - Ижевск: Изд. ИПМ РАН, 2007. - С. 91.

89 Суздалев, И. П. Иерархия строения и магнитные свойства наноструктуры оксидов железа / И. П. Суздалев [и др.] // Российские нанотехнологии. -2006. - Т. 1, № 1-2. - С. 143-141.

90 Андриевский, Р. А. Наноструктурные материалы / Р. А. Андриевский, А. В. Рагуля. - М.: Академия, 2005. - 195 с.

91 Сканирующая зондовая микроскопия / Под. ред. И.В. Яминского. - М.: Научный мир, 1997. - 286 с.

92 Жуковский, А.Н. Высокочувствительный рентгенофлюоресцентный анализ с полупроводниковыми детекторами / А.Н. Жуковский, Г.А. Пшеничный, А.В. Мейер. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 159 с.

93 Нефедов, В. И. Рентгеноэлектронная спектроскопия химических соединений / В.И. Нефедов. - М.: Мир, 1981. - 255 с.

94 Moulder, J. F. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy / J. F. Moulder. -Publ. By Physical Electronics. Minnesota. USA, 1995. - 261 p.

95 Анализ поверхности методом Оже и рентгеновской спектроскопии / Под ред. Д. Бриггса, М. Сих. - М.: Мир, 1987. - 420 с.

96 Карлсон, Т. Фотоэлектронная и оже-спектроскопия / Т. Карлсон. - Л.: Машиностроение, 1981. - 432 с.

97 Мышкин, Н. К. Трибология. Принципы и приложения / Н. К. Мышкин, М. И. Петроковец. - Гомель: ИММС НАНБ, 2002. - 310 с.

98 Фокин, А. С. Повышение ресурса крупномудульных зубчатых передач

горных машин обеспечением рациональных условий их работы и диагностикой состояния: дисс. ... канд. техн. наук / А. С. Фокин; СПГГИ (ТУ). - СПб., 2010. - 167 с.

99 Тарабан, В. В. Трибохимические свойства гетерогенных систем, содержащих поверхностно-модифицированный дисперсный алюминий / В. В. Тарабан, А. Г. Сырков, М. О. Силиванов, Е. А. Назарова // Химическая физика и мезоскопия. - 2015. - Т. 17, № 4. - С. 557-564.

100 Назарова, Е. А. Соотношение линейной и нелинейной компоненты в зависимости интегрального показателя трения трибосистемы от адсорбции паров воды на поверхностно-наноструктурированном металле-наполнителе / Е. А., Назарова // Материалы научно-практической конференции с международным участием «Неделя науки СПбГПУ». Институт физики, нанотехнологий и телекоммуникаций СПбГПУ. Ч.2. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2014. - С. 63-66.

101 Сырков, А. Г. Нелинейность трибохимических свойств гетерогенных систем, наполненных поверхностно-модифицированными металлами / А. Г. Сырков, Е. А. Назарова, Н. С. Пщелко // Тезисы докладов четвертой международной конференции «От наностуктур, наноматериалов и нанотехнологий к наноиндустрии». - Ижевск: Изд. ИжГТУ, 2013. - С. 95-96.

102 Рак, С. Н. Нелинейность свойств гетерогенных систем, содержащих поверхностно-модифицированные металлы / С. Н. Рак, Е. А. Назарова, А. Г. Сырков // Сборник материалов II Всероссийской студенческой конференции с международным участием «Химия и химическое образование XXI века». - СПб., 2013. - С. 116.

103 Сырков, А. Г. Количественная оценка нелинейных эффектов в зависимости интегрального показател трения трибосистемы от водооталкивающих свойств металла-наполнителя / А. Г. Сырков [и др.] // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2014. - Т. 16, №2. - С. 215-219.

104 Назарова, Е. А. Нелинейность свойств трибосистем, содержащих поверхностно-модифицированные металлы / Е. А. Назарова, А. Г. Сырков, В. В. Тарабан, Е. В. Ремзова // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2012. - Т. 14, № 4. - С. 448-452.

105 Makhova, L. V. Influence of heteroatomic interaction between metal and nitrogen on tribochemical properties of copper with adsorpted quaternary ammonium compounds / L. V. Makhova [et. al.] // Smart Nanocomposites. - 2015. - Vol. 6, N 1. - P. 39-42.

106 Nazarova, E. A. Nonlinearity of Dependence of Integral Friction Index of Tribosystem from Hydrophilic Properties of Surface-Modified Metal Fillers / E. A. Nazarova, A. G. Syrkov, V. N. Brichkin // Advanced Materials Research. -2014. - Vol. 1040. - P. 103-106.

107 Назарова, Е. А. Поверхностно-наноструктурированные порошки металлов как наполнители в узлах трансмиссии оборудования нефтехимического предприятия / Е. А. Назарова, Д. А. Сырков, В. Ф. Туфрикова // Сборник трудов Всероссийской конференции «Инновации и технологии Прикаспия». - Астрахань, 2012. - С. 483-485.

108 Сырков, А. Г. Соотношение линейной и нелинейной компоненты в зависимости интегрального показателя трения трибосистемы от реакционной способности металла-наполнителя / А. Г. Сырков, А. С. Симаков, А. А. Виноградова // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2013. - Т. 15, № 2. - С. 179-183.

109 Сырков, А. Г. Влияние гидрофобности и реакционной способности поверхностно-наноструктурированных металлов-наполнителей на трибологические характеристики смазки / А. Г. Сырков, В. В. Тарабан, Е. А. Назарова // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2012. -Т. 14, № 2. - С. 150-154.

110 Пат. 2570599 Российская Федерация, МПК С 22 В 5/12, В 82 Y 30/00. Способ получения поверхностно-наноструктурированного металлического

материала / Сырков А. Г., Ячменова Л. А., Назарова Е. А., Бажин В. Ю., Коновалов Г. В.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Национальный минерально-сырьевой университет «Горный». -2014126846/02; заявл. 01.07.2014; опубл. 10.12.2015.

111 Назарова, Е. А. Разработка основ технологии получения новых антифрикционных материалов, наполненных поверхностно-наноструктурированными металлами / Е. А. Назарова // Сборник тезисов восемнадцатой Санкт-Петербургской Ассамблеи молодых ученых и специалистов. - СПб., 2013. - С. 128.

112 Андерсон, Дж. Структура металлических катализаторов / Дж. Андерсон. -М.: Мир, 1978. - 482 с.

113 Трепнел, Б. Хемосорбция / Б. Трепнел. - М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1958. -326 с.

114 Ehrlich, G. Activated chemosorption of molecules / G. Ehrlich, C.N. Stewart // Chem. Phys. letters. - 1972. - Vol. 16, N 1. - P. 203-210.

115 Давыдова, Л.П. Исследование процессов взаимодействия метана и этана с поверхностью оксидных катализаторов / Л.П. Давыдова [и др.] // Кинетика и катализ. - 1988. - Т. 29, № 5. - С. 1162-1168.

116 Аверичкин, П.А. Структурные превращения олигоорганосилсесквиоксановых пленок в различных газовых средах / П.А. Аверичкин [и др.] // Докл. АН СССР. - 1991. - Т. 316, № 3. - С. 649653.

117 Сырков, А. Г. Изучение методом ИК-спектроскопии твердофазных химических превращений метилдихлорсилана в ходе гидридного синтеза порошка меди / А.Г. Сырков, Л.В. Махова // Журнал общей химии. - 1994. -Т. 64, № 1. - С. 51-53.

118 Назарова, Е. А. Получение новых антифрикционных материалов, наполненных поверхностно-наноструктурированными металлами и изучение

их трибохимических свойств/ Е. А. Назарова, Д. В. Фадеев, М. А. Котенков // Материалы научной конференции, 2014. - С. 34, посвященной 186-й годовщине образования Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). - СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета), 2014. - С. 34.

119 Крылов, О. В. Неравновесные процессы в катализе / О. В. Крылов, Б. Р. Шуб. - М.:Химия, 1990. - 390 с.

120 Pak, V. N. Optical and electrical properties of low-dimensional forms of substances in porous glass / V.N. Pak, Y.Y. Gavronskaya, S.M. Shilov // Glass Physics and Chemistry. - 2015. - Vol. 41, N 1. - P. 68-72.

121 Ховив, А. М. Синтез и свойства тонкопленочных гетероструктур на основе металлов и их оксидов, проявляющих нелинейные свойства: дис. ... докт. хим. наук / А.М. Ховив; Воронежский госуниверситет. - Воронеж, 2005. -353 с.

122 Максимов, А. И. Введение в нелинейную физическую химию / А.И. Максимов. - Иваново: Изд. Ивановского химико-технологического университета, 2010. - 174 с.

123 Sychov, M. M. Nonlinear properties of aluminium-doped zinc sulfide under IR excitation / M.M. Sychov [et. al.] // Journal of the SID. - 2006. - Vol. 14, N 7. -P. 653-655.

124 Салтыков, С. Н. Влияние структуры пленок железа на поверхности Si (100) на их электросопротивление // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2012. - Т. 14, № 1. - C. 13-18.

125 Yoshitsugu Oono. The Nonlinear World: Conceptual Analysis and Phenomenology / Yoshitsugu Oono. - Tokyo: Springer Japan, 2013. - 299 p.

Приложения

Приложение А

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ, 2015

АКТ

внедрения результатов

«УТВЕРЖДАЮ» ¡хнический директор ЗАО «Солигорский институт м ресурсосбережения [ым производством» т.н. В. Я. Прушак "де-КА<Гр<? 2012 г.

Настоящий акт составлен в том,

что научно-исследовательская работа

«Разработка наноструктурированных присадок для улучшения качественных характеристик индустриальных масел, применяемых в оборудовании горнохимических производств», выполненная под руководством профессора А Г Сыркова , проводилась в рамках научно-технического сотрудничества между Национальным минерально-сырьевым университетом «Горный» (СПб Россия) и предприятиями г. Солигорска (Р Б) для обеспечение «Программы развития РУП «ПО «Беларуськалий»» на период 2002-2010 г.г.»

Основные научные положения кандидатских диссертаций Назаровой Е А Ремзовой Е. В. И Плескунова И.В. (аспирантов проф. Сыркова А Г)' подготовленных в рамках этого сотрудничества с ЗАО «Солигорский институт проблем ресурсосбережения с опытным производством» с ОАО «Белгорхимпром» по договорам с РУП «По «Беларуськалий», использованы и могут быть внедрены для увеличения ресурса работы трансмиссии в узлах оборудования горно-обогатительных предприятий химической промышленности. В частности, для практического применения полезны следующие результаты, подтверждённые независимо на предприятиях РБ в компании <<ЛуК0ЙЛ>> (г" БУДеновск, РФ) и в НИИ «Энергосталь»

(СПб, РФ): - уменьшение силы

трения в 3-7

раз при давлениях свыше 40 МПа в трибосистеме со смазкой в виде индустриального масла И-20 («веретенка») при введении в масло дисперсных твердых наполнителей (А1-пудРы обработанной смесью катионных ПАВ, и Си- порошка с последовательно нанесенными слоями различных ПАВ), изученных асп. Е. В. Ремзовой-- трехмерные диаграммы, построенные асп. Е. А. Назаровой в координатах-коэффициент трения (кт) или интегральный показатель трения реакционная способность (р. с.) наполнителя - гидрофобное наполнителя, позволяющие надежно отбирать наполнители

обеспечивающие минимальные значения к или О в трибосистеме

Проведенные исследования имеют научное и народно-хозяйственное значение, позволяют повысить работоспособность, долговечность деталей и узлов машин, работающих в условияадимически активных сред

(Е>> (ГФ)

Главный конструктор

И.А. Конопляник

ЭойЗогЫ-И уег. 1.0, прибор N32624

Распечатано 10.06.2009 11:40

Отчет по проведенному измерению полной удельной поверхности с помощью многоточечного метода ВЕТ

Дата Время Оператор

09.06.09 14:20-15:51 всего: 01:31 Ищенко

Образец

Наименование Си

Масса 5.7539 г

Влажность 0.00 %

Сухая масса 5.7539 г

Термотренировка не проводилась в приборе

Использованная градуировка

Наименование 081008 152320 гсо 2.82

Вид градуировки относительная

Аттестованная Ауд 2.82 м2/г

Адсорбат

Азот

Атмосферное давление 763.0 мм рт.ст.

Давление насыщ. пара 760.0 мм рт.ст.

Полная удельная поверхность (модель ВЕТ, многоточечное измерение)

Полная удельная поверхность 0.56 ±0 09 м2/г

Удельный объем монослоя 0.0787 мл НТД/г

Константа БЭТ 21.33

Наклон к прямой Т=к*11+Ь 1.211 Е+1±1.585Е-1 г/мл НТД

Отсекаемый отрезок Ь прямой Т=к*Ь+Ь 5.959Е-1±2.158Е-2 г/мл НТД

Коэффициент корреляции 0.9997

ЗоАЗогЬМ! уег. 1.0, прибор N02624

Распечатано 10.06.2009 13:02

Отчет по проведенному измерению полной удельной поверхности с помощью многоточечного метода ВЕТ

Дата Время Оператор

09.06.09 13:07- 14:14 всего: 01:07 Ищенко

Образец

Наименование №

Масса 5.3989 г

Влажность 0.00 %

Сухая масса 5.3989 г

Термотренировка не проводилась в приборе

Использованная градуировка

Наименование 081008 152320 гсо 2.82

Вид градуировки относительная

Аттестованная Ауд 2.82 м2/г

Адсорбат

Азот

Атмосферное давление 763.0 мм рт.ст.

Давление насыщ. пара 760.0 мм рт.ст.

Полная удельная поверхность (модель ВЕТ. многоточечное измерение)

Полная удельная поверхность 0,44 ±0.12 м2/г

Удельный объем монослоя 0.1143 мл НТД/г

Константа БЭТ 24.18

Наклон к прямой 1^11+Ь 8.386Е+0±7.213Е-1 г/мл НТД

Отсекаемый отрезок Ь прямой f=k+h+b 3.618Е-1±9.825Е-2 г/мл НТД

Коэффициент корреляции 0.9891

Расчет ошибки измерения

1. Относительную ошибку измерения определяли по формуле:

8х=Ш, где , - абсолютное отклонение,

^ = х - х х - среднее значение измеряемой величины

Среднее значение измеряемой величины: х = £ ^, где х - значение одного

п

измерения.

Пример расчета: при определении массы адсорбированной воды в пяти параллельных опытах для образца на основе алюминий - пудры марки ПАП-2, модифицированной алкамоном (Л1п/Л) из табл. 3.11 было найдено: т (Л1п /Л)1=0,2406 г т (Л1п /Л)2=0,2407 г т (Л1п /Л)з=0,2406 г т (Л1п /Л)4=0,2407 г т (Л1п /Л)5=0,2406 г

т ( Л1п /Л)= 0,2406 г, где т - масса образца с адсорбированной водой

после недели выдержки над парами воды

6 _л/о+(0,0001)2 + о+(0,0001)2 +~0=б г о-4 т 0,2406

Среднеквадратичную ошибку определяли по формуле:

а =

£ а )2

п -1

Пример расчета: в процессе высокотемпературного (1173 К) окисления в пяти параллельных опытах при определении реакционной способности для образца Л1п/Т конечные массы после окисления (из них получены данные табл. 3.11) имели следующие значения: т(Л1п/Т)1=0,2923 г т(Л1п/Т)2=0,2922 г

1

т(Л1п/Т)3=0,2924 г т(Л1п/Т)4=0,2923 г т(Л1п/Т)5=0,2922 г

т ( Л1п/Т)=0,2923 г, где т - масса образца после высокотемпературного окисления

а =

£ 0 + (-0,0001)2 + (0,0001)2 + 0 + (-0,0001)2 .М_=0,0001 г

4

Конечный результат определения массы в пяти параллельных опытах: т(Л1п/Т)=0,2923±0,0001 г

Лт(я20)/ т,%

Изотермы адсорбции паров воды

Величина адсорбции паров воды (Am/m, %) для разных образцов на основе алюминиевого порошка марки АСД-1 за 2 часа и за 72 часа (3 дня)

Относительный прирост m (Н2О) Программа модифицирования порошка АСД-1

АСД /T /T/T /T/A /T/A/T /A /A/A /A/T /A/T/A /ГКЖ /(A+T)

Am/m, % (3 дня) 1,71 0,13 0,22 0,45 0,40 0,42 0,27 0,34 0,28 0,50 0,20

Am/m, % (2 ч) 3,46 0,08 0,35 0,22 0,31 1,25 0,98 0,25 0,24 0,50 0,45

Анализ гидрофобности (ГФ) в зависимости от числа обработок и программы модифицирования исходного АСД парами катионных ПАВ и ГКЖ.

Усиление ГФ в образцах на основе АСД-1:

- после однослойного модифицирования АСД/Т > АСД/А > АСД/ГКЖ

- после двухслойного модифицирования:

а) АСД / (А+Т) > АСД/Т/Т > АСД/А/А > АСД/Т/А > АСД/А/Т (2 ч экспозиции в парах H2O)

б) АСД/Т/А > АСД/А/Т > АСД/Т/Т > АСД(А+Т) > АСД/А/А (72 ч экспозиции в парах H2O)

- после трёхслойного модифицирования: АСД/А/Т/А > АСД/Т/А/Т

- сравнение ГФ образцов после двухслойного и трёхслойного модифицирования: АСД /(А+Т) > АсД/А/Т/А > АСД/Т/А/Т ~ АСД/Т/А (2 ч экспозиции)

АСД /Т/А > АСД/А/Т/А > АСД/А/Т > АСД/Т/А/Т > АСД/Т/Т (72 ч экспозиции)

- сравнение после одно- и двухслойного модифицирования: АСД/Т > АСД/Т/Т > АСД/А/А > АСД/А/Т > АСД/А

Выводы: 1) увеличение числа обработок не приводит к усилению гидрофобности

2) образцы вида АСД/Т/А и АСД/(А+Т) - одни из самых гидрофобных и самые гидрофобные из образцов с двухслойной нанопленкой

3)Лидерство образца АСД/Т - скорей всего следствие невысокого времени обработки парами воды; на ПАП-2 Т-слой «пробивается» через 100 ч и имеет средний уровень гидрофобности

АСМ-снимки для А1-пудры

АСЭ12 мкм

Л1 (ПАП-2, исходный)

Л1(Л+T)

/(х) = 0.011 -4.7 -10-6 • х +1.931 -10-3 • ехр(-0.02 • (х -435)2) - расчётные данные

А = 1.676% - погрешность

х=1/а У=Г(х) экспериментальные данные:

X :=

( 435^ ( 0.011 ^

455 0.0089

588 У : = 0.0087

625 0.0079

V 769, ч 0.0075,

Приложение М Дифрактограммы порошков на основе Al-пудры ПАП-2:

II_5 - исходный порошок ПАП-2

IV_5 - ПАП-2/А (обработан алкамоном); before heating - до нагревания after heating - после нагревания в печи (1173 К, 300 с)

А1: й(ан 0) = й(х) = -4382 • ехр(-324 • (х - 0.23)2) +155400 • х2 - 2222

А = 0.433

2000

1500

1000

500 -

0.12

0.24

АЬ

СИ: й(ан 0) = й(х) = -745.676 • ехр(-1904000 • (х - 0.026)2) + 82160 • х2 -1066

А = 0.506

а

0

АН

<Ца)

2 1 1 1 1 т

<иаср * > ' к Си А1

1.5 » 1 » » , • .■» « • > " * У

1 ---__ 4 * \ -

0.5 * *. * \ " * . * ч ■ » ^ N1 ш # —

0 .1--1 ( . |

°-7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

а/а,

рс(а)

Красная линия : АЬ, чёрная: Си, синяя: N1

ОД

ап ас а1 пап пас па1

Ось ОХ: откладываем а / а дЛВ1 Ось ОУ: откладываем ё (а)/

рс(а)

0.8-1-1-1-1-

0.7 0.8 0.9 1 1.1 12

ап а1 ас dan da1 dac

Ось ОХ: откладываем а / асреднее

Ось ОУ: откладываем р(а)/ Рсреднее

Красная линия : ЛЬ, чёрная: Си, синяя: N1