chemicallytechFine Chemical TechnologiesТонкие химические технологии2410-65932686-7575MIREA – Russian Technological University (RTU MIREA).10.32362/2410-6593-2021-16-4-337-344chemicallytech-1726Research ArticleSYNTHESIS AND PROCESSING OF POLYMERS AND POLYMERIC COMPOSITESСИНТЕЗ И ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИМЕРОВ И КОМПОЗИТОВ НА ИХ ОСНОВЕAqueous polyvinyl alcohol solution foaming at different molecular massesПенообразование растворов поливинилового спирта с разной молекулярной массой в водеhttps://orcid.org/0000-0001-9882-4005АкимоваА. А.AkimovaA. A.

Акимова Анастасия Александровна, старший преподаватель кафедры проблем управления Института кибернетики

119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86

Anastasiya A. Akimova, Senior Lecturer, Department of Management Issues Institute of Cybernetics

78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454

akimova@mirea.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6116-1209ЛомовскойВ. А.LomovskoyV. A.

Ломовской Виктор Андреевич, д.ф.-м.н., профессор кафедры химии и технологии переработки пластмасс и полимерных композитов Института тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова; заведующий лабораторией структурообразования в дисперсных системах

119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86

119071, Москва, Ленинский проспект, 31, корп. 4

Viktor A. Lomovskoy, Dr. Sci. (Phys. and Math.), Professor, Department of Chemistry and Technology of Plastics and Polymer Composites Processing, M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies; Head of the Laboratory of Structure Formation in Dispersed Systems

78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454

31, Leninskii pr., Moscow, 119071

Scopus Author ID 38361576700

ResearcherID J-5229-2018

lomovskoy49@gmail.comСимонов-ЕмельяновИ. Д.Simonov-Emel’yanovI. D.

Симонов-Емельянов Игорь Дмитриевич, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой химии и технологии переработки пластмасс и полимерных композитов Института тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова

119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86

Scopus Author ID 6603181099

Igor D. Simonov-Emel’yanov, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of the Department of Chemistry and Technology of Plastics and Polymer Composites Processing

78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454

simonov@mitht.ruМИРЭА – Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий им. М.В. ЛомоносоваРоссияMIREA – Russian Technological University (M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies)Russian FederationМИРЭА – Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова; Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наукРоссияMIREA – Russian Technological University (M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies); A.N. Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of SciencesRussian Federation202128092021164337344Copyright © Akimova A.A., Lomovskoy V.A., Simonov-Emel’yanov I.D., 20212021Акимова А.А., Ломовской В.А., Симонов-Емельянов И.Д.Akimova A.A., Lomovskoy V.A., Simonov-Emel’yanov I.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.finechem-mirea.ru/jour/article/view/1726

Objectives. Investigation of aqueous polyvinyl alcohol (PVA) foaming process and the influence of its water solution structure, when possessed of different molecular weights and concentrations, on foaming multiplicity.Methods. Solution foaming analysis was performed on the data of dynamic light scattering obtained on the Zetasizer Nano particle analyzer.Results. In this work, the foaming ability and foaming multiplicity of aqueous PVA solutions (as a main component for obtaining special-purpose foams) have been studied. It is shown that PVA solutions in water are colloidal dispersed systems consisting of different-sized associates (from 4.8 to 68.1 nm), depending on the molecular weight of PVA. Dependencies of aqueous PVA solution foaming multiplicities on the concentration, molecular weight, and solution temperature were given. Optimal values of concentration and molecular PVA weight, as well as optimal foaming process conditions from aqueous PVA solutions, were established.Conclusions. Increasing PVA concentrations in aqueous solutions cause foaming multiplicity to decrease for all molecular weights by 1.5 times, and increasing molecular weight increases foaming multiplicity by 2 times. The foaming ratio of aqueous PVA solutions with different concentrations and molecular weights (depending on a solution temperature characterized by a maximum of 30 °C) is associated with decreased viscosity and surface tension.

Цели. Исследовать процесс пенообразования водных растворов поливинилового спирта (ПВС) с различной молекулярной массой и концентрацией и влияние их структуры на кратность их вспенивания.Методы. Анализ пенообразования растворов проводили по данным динамического светорассеяния, полученным на анализаторе частиц Zetasizer Nano.Результаты. В работе изучена пенообразующая способность и кратность вспенивания водных растворов ПВС как одного из основных компонентов получения пен специального назначения. Показано, что растворы ПВС в воде представляют собой коллоидные дисперсные системы, состоящие из ассоциатов с разными размерами (от 4.8 до 68.1 нм) в зависимости от молекулярной массы ПВС. Приведены зависимости кратности вспенивания водных растворов ПВС от концентрации, молекулярной массы и температуры раствора. Приведены значения оптимальной концентрации и молекулярной массы ПВС, а также установлены оптимальные условия процесса пенообразования из водных растворов ПВС.Выводы. Установлено, что с ростом концентрации водных растворов ПВС кратность вспенивания снижается для всех молекулярных масс приблизительно в 1.5 раза, а с увеличением молекулярной массы она возрастает примерно в 2 раза. Кратность вспенивания водных растворов ПВС с разной концентрацией и молекулярной массой в зависимости от температуры раствора характеризуется максимумом при 30 °C, что связано с уменьшением вязкости и снижением поверхностного натяжения растворов.

поливиниловый спиртмолекулярная массаводные растворыконцентрация растворовкратность вспениванияpolyvinyl alcoholmolecular weightaqueous solutionsolution concentrationfoaming multiplicityReferencesУшаков С.Н. Поливиниловый спирт и его производные: в 2 т. М.-Л.: Изд. АН СССР; 1960. Т. 1. 552 с.Ushakov S.N. Polivinilovyi spirt i ego proizvodnye: v 2 t. (Polyvinyl alcohol and its derivatives: in 2 v.). Moscow, Leningrad: Izd. Akad. Nauk SSSR; 1960.V. 1. 552 p. (in Russ.).Панов Ю.Т. Научные основы создания пенопластов второго поколения: монография. Владимир: Ред.-издат. комплекс ВлГУ; 2003. 176 с. ISBN 5-89368-379-Х.Panov Yu.T. Nauchnye osnovy sozdaniya penoplastov vtorogo pokoleniya: monografiya (Scientific basis for the creation of second-generation foams). Vladimir: Vladimir Gos. Univ. 2003. 176 p. (in Russ.). ISBN 5-89368-379-X.Лысаков В.Н., Седунов С.Г., Тараскин К.А., Спиридонова М.П. Методы получения и исследования свойств пенных составов, перспективных для создания звукоизоляционных покрытий. Молекулярные технологии. 2008;2:61–79.Lysakov V.N., Sedunov S.G., Taraskin K.A., Spiridonova M.P. Methods of obtaining and studying the properties of foam compositions, promising for creation sound-proof coatings. Molekul. Tekhnol. = Molecul. Technol. 2008;2:61–79 (in Russ.).Ломовской В.А., Абатурова Н.А., Ломовская Н.Ю., Хлебникова О.А., Саков Д.М., Галушко Т.Б., Бартенева А.Г. Влияние пористости структуры поливинилформаля на его сорбционные характеристики. 5-ая Научная конференция «Физическая химия поверхностных явлений и адсорбции». 1–6 июля 2013 г. Плес: Труды конференции. ФБГОУ ВПО Иван.гос.хим.-технол. ун-т. Иваново, 2014. с.52.Lomovskoy V. A., Abaturova N. A., Lomovskaya N. Yu., Khlebnikova O. A., Sakov D. M., Galushko T. B., Barteneva A. G. Influence of the porosity of the polyvinylformal structure on its sorption characteristics. 5th Scientific Conference “Physical Chemistry of surface phenomena and adsorption.” July 1–6, 2013 Ples: Proceedings of the conference. FGBOU VPO Ivan. Gos. Khim.-Tekhnol. Univ. Ivanovo, 2014. p. 52. (in Russ.)Вилкова Н.Г., Мишина С.И., Дорчина О.В. Устойчивость пен, содержащих дизельное топливо. Изв. ВУЗов. Серия: Химия и химическая технология. 2018;61(6):48–53. https://doi.org/10.6060/tcct.20186106.5361Vilkova N.G., Mishina S.I., Dorchina O.V. Stability of foams containing diesel fuel. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2018;61(6):48–53 (in Russ.). https://doi.org/10.6060/tcct.20186106.5361Манжай В.Н., Фуфаева М.С. Дисперсность и устойчивость пены, полученной из раствора поливинилового спирта, и свойства сформированных пенокриогелей. Коллоидный журнал. 2014;76(4):495–499. https://doi.org/10.7868/S0023291214040090Manzhai V.N., Fufaeva M.S. Dispersity and stability of foams obtained from poly(vinyl alcohol) solution and the properties of resulting formed foams cryogels. Colloid J. 2014;76(4):495–499. https://doi.org/10.1134/S1061933X14040097Тихомиров В.К. Пены: теория и практика их получения и разрушения. М.: Химия; 1983. 265 с.Tikhomirov V.K. Peny: teoriya i praktika ikh polucheniya i razrusheniya (Foams: theory and practice of their production and destruction). Moscow: Khimiya; 1983. 265 p. (in Russ.).Özarmud Ö., Steeb H. Rheology properties of liquid and particle stabilized foam. J. Phis.: Conf. Ser. 2015;602(1):012031. https://doi.org/10.1088/1742-6596/602/1/012031Özarmud Ö., Steeb H. Rheology properties of liquid and particle stabilized foam. J. Phis.: Conf. Ser. 2015;602(1):012031. https://doi.org/10.1088/1742-6596/602/1/012031Бондаренко Ж. В., Адамцевич Н. Ю., Бруцкая И. О. Пенообразование в водных растворах бинарных смесей анионного и неионогенного поверхностно-активных веществ. Труды БГТУ. Сер. 2. Химические технологии, биотехнология, геоэкология. 2017;2(199):127–131.Bondarenko Zh. V., Adamtsevich N. Yu., Brutskaya I. O. Foaming in aqueous solutions of binary mixtures of anionic and nonionic surfactants. Trudy BGTU. Ser. 2. Khimicheskie tekhnologii, biotekhnologiya, geoekologiya = Proceedings of BSTU. Ser. 2. Chemical technologies. Biotechnology. Geoecology. 2017;2(199):127–131 (in Russ.).Nagarkar R., Patel J. Polyvinyl Alcohol: A Comprehensive Study. Acta Scientific Pharmaceutical Sciences. 2019;3(4):34–44.Nagarkar R., Patel J. Polyvinyl Alcohol: A Comprehensive Study. Acta Scientific Pharmaceutical Sciences. 2019;3(4):34–44.Muppalaneni S., Omidian H. Polyvinyl Alcohol in Medicine and Pharmacy: A Perspective. J. Develop. Drugs. 2013;2:112. http://dx.doi.org/10.4172/2329-6631.1000112Muppalaneni S., Omidian H. Polyvinyl Alcohol in Medicine and Pharmacy: A Perspective. J. Develop. Drugs. 2013;2:112. http://dx.doi.org/10.4172/2329-6631.1000112Хлебцов Б.Н., Ханадеев В.А., Пылаев Т.Е., Хлебцов Н.Г. Метод динамического рассеяния света в исследованиях силикатных и золотых наночастиц. Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер.: Физика. 2017;17(2):71–84. https://doi.org/10.18500/1817-3020-2017-17-2-71-84Khlebtsov B.N., Khanadeev V.A., Pylaev T.E., Khlebtsov N.G. Dynamic light scattering in studies of silicate and gold nanoparticles. Izvestiya Saratovskogo universiteta. Novaya seriya. Seriya: Fizika = Izv. Saratov Univ. (N.S.). Ser.: Physics. 2017;17(2):71–84 (in Russ.). https://doi.org/10.18500/1817-3020-2017-17-2-71-84Тагер А.А. Физико-химия полимеров. М.: Научный мир; 2007. 575 с. ISBN 978-589-176-437-8.Tager A.A. Fiziko-khimiya polimerov (Physical chemistry of polymers). Moscow: Nauchnyi mir; 2007. 575 р. (in Russ.). ISBN 978-589-176-437-8

The authors declare that there are no conflicts of interest present.