Оценка эффективности диспергирования наночастиц

[kali666]

Вопросик возник.
Вот есть нано-TiO2
Он диспергируется ультразвуком в....ну например мономере.
Как после диспергирования оценить - нормально диспергировалось или плохо? На стадии композита - микроскопия и рентгеноструктурщина? А жидкое?
Я не нашла с наскоку ответа на вопрос о жидких штуковинах.

[avor]

Турбидиметрия, рассеяние.

[Yulia_Sh]

А что именно интересует? Размер полученных частиц? Из доступных методов в режиме "под рукой" оптическая микроскопия. Можно оценить среднемассовый, среднечисленный и среднеповерхностный радиус и т.д. Милости просим в ГУК 308 на консультацию А вот если нужно оценить равномерность распределения частиц ....ну, скажем в мономере, который явно достаточно вязкий....то здесь сложнее. В первом приближении можно тем же методом, тупо посчитать количество частиц в единице объема. Раз, второй....пятый...десятый и вывести среднестатичтияеское значение.
Ну это так, навскидку ИМХО.

P.S. А он, реально нано? Тогда с оптической микроскопией можно не прорваться. Турбидиметрия обычно дает большую погрешность. Остается динамическое светорассеяние. Но сразу возникает куча вопросов. В общем приходите в гости ))

[palek]

А что скрывается за словом "диспергируется"? Простое распределение наночастиц в обьёме жидкости без изменения их размеров? Или дальнейшее измельчение частичек? Или, может, коагуляция мелких и раздробление крупных? И каков критерий "нормальности"? Стабильность концентрации по обьёму? Монодисперсность размера частиц? Что-то другое?
Для определения размеров частиц самым универсальным методом является электронный микроскоп.
Если наночастицы одного размера - поможет определение гидродинамического радиуса измерением временной зависимости интенсивности светового рассеяния (Dynamic light scattering), но этот метод затруднительно применять при дисперсии размеров частиц, но при этом можно сортировать частицы по размеру (а-ля гель-фильтрационная хроматография)
Пример оборудования на сайтах:
http://www.malvern.com
http://www.nanosight.com

[Polychemist]

Мне кажется всё м.б. не просто... Нано в р-ре - однозначно DLS. Но! Если концентрация высокая - перед измерением разбавить. И DLS ненавидит "пыль" (отдельные частицы с микрон и выше). Они есть всегда и везде и поэтому растворы перед DLS фильтруют (0.4 мкм фильтр). Но в Вашем случае фильтровать как раз нельзя - "пыль" может быть как раз непромешанными наночастицами. Хотя можно и фильтровать, определяя конц. наночастиц до и после фильтрования. Или вообще сделать типа "ситовой анализ". Берём набор фильтров 5, 1, 0.4, 0.2 мкм, последовательно фильтруем и смотрим сколько потерялось на каждом фильтре.

[kali666]

А что именно интересует? Размер полученных частиц? Из доступных методов в режиме "под рукой" оптическая микроскопия. Можно оценить среднемассовый, среднечисленный и среднеповерхностный радиус и т.д. Милости просим в ГУК 308 на консультацию А вот если нужно оценить равномерность распределения частиц ....ну, скажем в мономере, который явно достаточно вязкий....то здесь сложнее. В первом приближении можно тем же методом, тупо посчитать количество частиц в единице объема. Раз, второй....пятый...десятый и вывести среднестатичтияеское значение.
Ну это так, навскидку ИМХО.

P.S. А он, реально нано? Тогда с оптической микроскопией можно не прорваться. Турбидиметрия обычно дает большую погрешность. Остается динамическое светорассеяние. Но сразу возникает куча вопросов. В общем приходите в гости ))

Угу. Вьетнамца своего поймаю и придем))

Ну и поподробнее. Есть нано-TiO2. Размер частиц точно не помню, но нано. 30-40 что ли...Задачка его "размешать" в достаточно вязкой среде, содержащей растворенный полимер. Пока У-звук к нам ехал, аспирант размешивал механически, но даже так - изменение свойств продукта полимеризации заметно. Теперь У-звуком раздолбим в мономере, смешаем с полимерным раствором. и вот тут вопрос - а оно там - не агрегатами ли? Ни кусками слепилось? Можно заполимеризовать, а потом конечный вариант анализировать, там попроще вроде бы - на сколах зондовая микроскопия должна показать состояние пациента. Но это на конечной стадии, и я не против такого варианта. Вместе с тем, сегодня озадачили поломать извилины над тем, как с раствором быть...вот и ломаю..

[Smol]

А может, так: размешиваем наночастицы в мономере, полимеризуем мономер блоком (или крупными гранулами), делаем тонкий срез полученного пластика (получаем тонкую прозрачную пластинку) - и на сильном микроскопе смотрим: как там нано распределилось?
Я знаю людей, которые так распределение нанонаполнителей в покрытиях (типа лакокрасочных) оценивали. Они сейчас в университете инженерной экологии (бывший МИХМ) находятся, там у них и нужный, очень сильный микроскоп имеется...

[duke2003]

Есть простой способ узнать качественно стабильный ли коллоидный раствор или нет. Посредством центрифугирования при скажем 3-5 тыс. rmp несли ничего в осадок за 10 мин. не выпало при этом, то раствор будет в квазигомогенном состоянии месяцы, а может и год(ы). Если есть осадок (это слипшиеся до какого-то минимального размера в кластер наночастицы), то вот и ответ.

[avor]

не ну раствор тоже можно на сеточку ТЭМ нанести полимеризнуть и посмотреть - прямой метод. Дело за малым ТЭМ найти

[kali666]

А может, так: размешиваем наночастицы в мономере, полимеризуем мономер блоком (или крупными гранулами), делаем тонкий срез полученного пластика (получаем тонкую прозрачную пластинку) - и на сильном микроскопе смотрим: как там нано распределилось?
Я знаю людей, которые так распределение нанонаполнителей в покрытиях (типа лакокрасочных) оценивали. Они сейчас в университете инженерной экологии (бывший МИХМ) находятся, там у них и нужный, очень сильный микроскоп имеется...

ну я такие варианты сразу предложила))) а шеф-подумай, мож раствор....ну при прочтении этой темы ПМСМ становится ясно, что раствор мучать нецелесообразно.лучше уж сначала материал получить, а потом над ним издеваться

[Maryna]

а частицы сферические? Много их в дисперсии или мало?
Центрифугирование - сомнительный метод в данном случае, по-моему. Особенно учитывая высокую вязкость среды.
Оптические методы имеют много ограничений, одно из них - небольшая концентрация дисперсии.
Может, попробовать с очень малых количеств наночастиц, готовить дисперсии, отслеживать какие-нибудь легко регистрируемое свойство, а заодно оптикой подтверждать размер частиц фазы (отсутствие агрегатов). Потом добраться до нужных концентраций и показать, что это легко регистрируемое свойство продолжает линейно изменяться, значит, дисперсность все еще нано, хотя оптические методы применять уже нельзя.

[kali666]

а частицы сферические? Много их в дисперсии или мало?
Центрифугирование - сомнительный метод в данном случае, по-моему. Особенно учитывая высокую вязкость среды.
Оптические методы имеют много ограничений, одно из них - небольшая концентрация дисперсии.
Может, попробовать с очень малых количеств наночастиц, готовить дисперсии, отслеживать какие-нибудь легко регистрируемое свойство, а заодно оптикой подтверждать размер частиц фазы (отсутствие агрегатов). Потом добраться до нужных концентраций и показать, что это легко регистрируемое свойство продолжает линейно изменяться, значит, дисперсность все еще нано, хотя оптические методы применять уже нельзя.

0.1-3% масс. Геометрию не знаю. я вообще не особо в разбираюсь в наноделах, это у нас аспирант сам себе тему придумал))))ну и судя по всему, теперь курировать его буду я.
Идея такая - у нас есть много система мономер-полимер, композиты in situ разными методами инициирования получаем; свойства вариабельные...так вот теперь композиты будут еще и с нано. Ну скорость отверждения там растет явно, даже если механически перемешивать. и по свойствам тож есть плюсы. Думаю сначала поработаем так: диспергируем в разных режимах (у нас погружной на 500 Вт диспергатор с регулируемой амплитудой), делаем композиции, полимерим, испытываем, определяем худшие/лучшие, для них изучаем структуру, а потом полезем в серединку выборки. Только вот у нас из микроскопов только СЗМ Solver PRO, и работают на нем металлурги(((( не умеют почти совсем с полимерными образцами(((
а, кстати, центрифугой не располагаю(((( была у нас одна, но трагически погибла

[Polychemist]

30-40 нм? ОК, купите шприцевые фильтры для органики (!) на 200 и 400 нм (~2 уя за фильтр), одноразовые шприцы на 5 мл из аптеки и фильтраните. Кстати, таким образом можно и получить именно дисперсию наны.

[Iskander]

30-40 нм? ОК, купите шприцевые фильтры для органики (!) на 200 и 400 нм (~2 уя за фильтр), одноразовые шприцы на 5 мл из аптеки и фильтраните. Кстати, таким образом можно и получить именно дисперсию наны.

Это если фильтр в мономере не растворится. Да и фильтровать раствор полимера... Это надо того вьетнамца посадить на поршень шприца... на денёк другой.

Первое - обращайтесь к лакокрасочникам. Затирание твёрдых пигментов в вязкую основу - это их постоянная работа.
Второе - аппретируйте свой нанотитан. Что-то типа бутоскититана будет самое оно.

[Smol]

...Затирание твёрдых пигментов в вязкую основу - это их постоянная работа...

Да мономер не особо вязкий, это же или стирол или метилметакрилат... Вязким он становится уже в процессе полимеризации, а "затереть" наполнитель надо еще до этого...

[Polychemist]

Это если фильтр в мономере не растворится.

Я имел в виду фильтры для органики. Они существуют.

[Iskander]

Я имел в виду фильтры для органики. Они существуют.

Конечно существуют, у меня даже есть кучка подобных материалов. Правда, это либо нейлон, либо нитроцеллюлоза по составу.
Только, например, у нас в институте работают с растворами тефлона. Так что если ЕГО сумели растворить, то остальные полимеры тоже могут в чём-то расползтись. В общем, неважно. Так как раствор вязкий:

Идея такая - у нас есть много система мономер-полимер, композиты in situ разными методами инициирования получаем;

то продавить его вручную почти нереально.

Поищите ещё статьи или тезисы по композитам глина/полимер. Их делают уже довольно давно и многие проблемы должны быть решены и описаны.

[Polychemist]

Теперь У-звуком раздолбим в мономере, смешаем с полимерным раствором. и вот тут вопрос - а оно там - не агрегатами ли?

Давить до введения полимера, и всё. А фильтры бывают тефлоновые.

[kali666]

О, я тож за то, чтобы сначала в мономер - нану, а потом - полимер.
Про глины - знаю, сами маленько пробовали. Во всех вариантах там так - либо долбим в жидком, жидкое полимеризуем, либо распределяем (как пишут - равномерно) в расплавах(!) за счет высоких напряжений сдвига в экструдерах. Есть, конечно умельцев, распределяющие в шаровке, но я в такие чудеса не верю.

[Smol]

А как насчет добавления в систему ПАВ? Вот я тут пробовал клей из нано-, для диспергирования этих нано- в клей был ПАВ добавлен. Так клей хуже клеил, чем без всяких нано...