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
В прошлом материале мы рассказали о конкурсах для учёных, направленных на выполнение НИР/НИОКР. В этой статье расскажем ещё об одном гранте и о том, как правильно подать заявку на конкурс.
В РУДН уже шесть лет проводится несколько грантовых конкурсов, ориентированных на исследователей разного уровня — от молодых специалистов до ведущих учёных вуза. Они охватывают как индивидуальные проекты, так и работу в составе научных коллективов. В этом материале мы расскажем о конкурсах на выполнение НИР/НИОКР и дадим советы о том, как правильно оформить и подать заявку.
Всего несколько лет в РУДН работает лаборатория ресурсосберегающих технологий и микропластика, однако её коллектив уже добился впечатляющих результатов. Проводимые здесь исследования направлены на создание экологичных материалов, разработку новых методов синтеза и переход к устойчивому будущему.