Химики РУДН создали новые дешевые и экологичные поверхностно-активные вещества
Поверхностно-активные вещества применяются и в промышленности, и в быту — они являются основой синтетических моющих средств, используются в качестве добавок в строительных материалах (бетонные смеси, цементы, буровые растворы), применяются в смазках и для защиты оборудования от коррозии. Наиболее экологичными и эффективными ПАВ являются «ПАВ-близнецы», в состав которых входят две гидрофильные («притягивающие воду») группы. Среди них выделяют ПАВ-«псевдоблизнецов», в которых гидрофильная и гидрофобная («отталкивающая воду») группы атомов связываются между собой. Международная коллаборация химиков с участием партнеров из РУДН синтезировала несколько новых ПАВ-псевдоблизнецов и показала, что они не уступают существующим соединениям-аналогам по своим эксплуатационным свойствам. При этом опубликованный метод получения таких ПАВ требует минимальных затрат — вещества получаются при комнатной температуре без использования дорогих реагентов.
«Создание дешевых способов синтеза ПАВ-близнецов с удовлетворительными для практического применения свойствами может стать поворотным моментом в химии моющих средств. Мы сосредоточились как на развитии синтетических методов, так и на изучении свойств новых соединений», — рассказывает кандидат химических наук Федор Зубков, доцент кафедры органической химии РУДН.
Для синтеза новых соединений химики использовали шесть наиболее распространенных высших жирных кислот — каприновую, лауриновую, миристиновую, пальмитиновую, стеариновую и олеиновую. За гидрофильную часть будущих ПАВ отвечали амины, синтезированные на основе доступных гексаметилендиамина и эпоксипропилена. Чтобы получить ПАВ, химики растворили амин и одну из кислот в соотношении 1:2 в ацетоне при комнатной температуре, а затем упарили растворитель. Оставшиеся после этого вязкие желтые жидкости и представляли собой новые ПАВ. Их молекулы образовались за счет электростатических взаимодействий между атомами кислорода карбоксильных групп в составе кислот и аминогруппами в составе амина.
В РУДН детально исследовали свойства полученных соединений, прежде всего — ключевую для ПАВ способность снижать поверхностное натяжение растворов и образовывать мицеллы. Это свойство ПАВ используют, например, в косметике. Самые низкие значения поверхностного натяжения (до 20 миллиньютон на метр) удалось получить с помощью ПАВ на основе миристиновой кислоты. По этому показателю новое соединение практически сравнялось с фторсодержащими ПАВ, которые обычно применяют в промышленности. Но в отличие от них новое ПАВ несет меньше экологических рисков — химические связи в нем не так стабильны, оно биоразлагаемо и, предположительно, не будет накапливаться в окружающей среде.
Другие важные для ПАВ параметры — пенообразование и стабильность пены. Пять из шести новых ПАВ образовывали в водном растворе пену, причем два из них, на основе лауриновой и миристиновой кислот, давали в 3–4 раза больший объем пены, чем изначальный объем раствора. ПАВ на основе пальмитиновой и стеариновой кислот образовали меньше пены, но она оказалась более стабильной и сохранялась до трех дней. Эти и другие параметры новых соединений делают их перспективными для применения в производстве косметики, медицине, защите от коррозии строительных и промышленных объектов, а также в повышении нефтеотдачи пластов.
«ПАВ-близнецы и их синтез являются актуальной задачей современной химии. Это потенциальная замена традиционным мономерным ПАВ в свете „озеленения“ современной химии», — дополняет Федор Зубков.
Исследование опубликовано в Journal of Molecular Liquids.
Статья в Indicator.ru
Как улучшить состояние окружающей среды в больших городах? Этим вопросом задаются специалисты из разных уголков мира. 130 экологов РУДН и Богорского сельскохозяйственного университета (Индонезия) обсудили устойчивое развитие мегаполисов на международном научном семинаре «Urban ecology».
В Москве завершился XXVII Международный салон изобретений и инновационных технологий «Архимед». Представители 28 государств презентовали 570 проектов и изобретений в 30 отраслях. Разработки учёных медицинского института РУДН получили 2 золотые медали по итогам конкурса.
В РУДН подвели итоги научного конкурса «Проектный старт: работа научного кружка». Студенты факультета физико-математических и естественных наук создали проект управляемой системы массового обслуживания с использованием нейронной сети для перераспределения ресурсов между сегментами 5G. Как повысить гибкость, сделать сеть быстрой и недорогостоящей и охватить большее число пользователей — рассказывают Гебриал Ибрам Есам Зекри («Фундаментальная информатика и информационные технологии», магистратура, II курс) и Ксения Леонтьева («Прикладная математика и информатика», магистратура, I курс).