izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2022-12-64-68izmertech-1680Research ArticleФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯPHYSICOCHEMICAL MEASUREMENTSСинтез мер размера частиц на основе водных суспензий полистирольных латексных сферSynthesis of standard reference materials of particle size in liquid medium based on aqueous suspensions of polystyrene latex sphereshttps://orcid.org/0000-0002-8653-3267АверкинД. В.AverkinD. V.

Дмитрий Вадимович Аверкин 

Менделеево, Московская обл.

Dmitry V. Averkin

Mendeleevo, Moscow Region

averkin@vniiftri.ruВсероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений; Тверской государственный университетРоссияRussian Metrological Institute of Technical Physics and Radio Engineering; Tver State UniversityRussian Federation2022310520230126468Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1680

Проведена комплексная разработка способа получения мер размера частиц на основе водных суспензий полистирольных латексных сфер. Для синтеза суспензий предложен метод затравочной эмульсионной полимеризации стирола в условиях избытка дисперсионной среды. В работе использовано оборудование из состава Государственного первичного эталона единиц дисперсных параметров аэрозолей, взвесей и порошкообразных материалов ГЭТ 163-2020. Гранулометрический состав синтезированных в работе образцов суспензий исследован методами динамического рассеяния света и дифракции лазерного излучения. Изучены метрологические характеристики синтезированных суспензий. Установлено, что в зависимости от способов эмульсионной полимеризации и микроэмульгирования стирола можно получить монодисперсные микросферы полистирольного латекса различного диаметра. Исследовано влияние количества вносимого поверхностноактивного вещества на процесс квазиспонтанного микроэмульгирования мономера при затравочной полимеризации. По итогам исследований в качестве мер размера частиц предложены водные суспензии монодисперсных полистирольных латексных сфер с медианным значением диаметра частиц 0,31 и 0,54 мкм. Результаты исследований можно применять при получении монодисперсных частиц размерами более 1 мкм методом затравочной полимеризации.

Comprehensive work has been carried out to develop a method for obtaining particle size standard reference materials based on aqueous suspensions of polystyrene latex spheres. For the synthesis of suspensions, a method of seed emulsion polymerization of styrene under conditions of excess dispersion medium is proposed. The equipment from the State Primary Standard of units of dispersed parameters of aerosols, suspensions and powdery materials was used in the work. The granulometric composition of the suspension samples synthesized in the work was investigated by the methods of dynamic light scattering and diffraction of laser radiation. Metrological characteristics of synthesized suspensions have been studied. It is established that, depending on the methods of emulsion polymerization and microemulsifi cation of styrene, monodisperse microspheres of polystyrene latex of various diameters can be obtained. The effect of the amount of the introduced surfactant on the process of quasi-spontaneous microemulsifi cation of the monomer during seed polymerization is investigated. According to the results of the research, aqueous suspensions of monodisperse polystyrene latex spheres with a median particle diameter of 0.31 microns and 0.54 microns were proposed as measures of particle size. The results of the research can be used to obtain monodisperse particles larger than 1 microns by seed polymerization.

частицаполистирольные латексымикроэмульсиясуспензиямераэмульсионная полимеризацияколлоидная частицаparticlepolystyrene latexesmicroemulsionsuspensionstandard reference materialemulsion polymerizationcolloidal particleReferencesБеленький Д. И., Аверкин Д. В., Вишневецкий Д. В., Хижняк С. Д., Пахомов П. М. Исследования дисперсных систем и разработка стандартных образцов дзета-потенциала частиц в жидкости // Измерительная техника. 2021. № 4. С. 58–62. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-4-58-62 [Belenkii D. I., Averkin D. V., Vishnevetskii D. V., et al., Measurement Techniques, 2021, vol. 64, no. 4, pp. 328–332. https://doi.org/10.1007/s11018-021-01936-y ]Беленький Д. И., Аверкин Д. В., Вишневецкий Д. В., Хижняк С. Д., Пахомов П. М. Исследования дисперсных систем и разработка стандартных образцов дзета-потенциала частиц в жидкости // Измерительная техника. 2021. № 4. С. 58–62. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-4-58-62 [Belenkii D. I., Averkin D. V., Vishnevetskii D. V., et al., Measurement Techniques, 2021, vol. 64, no. 4, pp. 328–332. https://doi.org/10.1007/s11018-021-01936-y ]Грицкова И. А., Жаченков С. В., Прокопов Н. И., Ильменев П. Е. Эмульсионная полимеризация гидрофобных мономеров в высокодисперсных эмульсиях // Высокомолекулярные соединения. 1991. Т. (А) 33. № 7. С. 1476–1483. [Gritskova I. A., Zhachenkov S. V., Prokopov N. I., Ilmenev P. E., Emulsion polymerization of hydrophobic monomers in highly dispersed emulsions, High-molecular Compounds, 1991, vol. (A) 33, no. 7, pp. 1476–1483. (In Russ.)]Грицкова И. А., Жаченков С. В., Прокопов Н. И., Ильменев П. Е. Эмульсионная полимеризация гидрофобных мономеров в высокодисперсных эмульсиях // Высокомолекулярные соединения. 1991. Т. (А) 33. № 7. С. 1476–1483. [Gritskova I. A., Zhachenkov S. V., Prokopov N. I., Ilmenev P. E., Emulsion polymerization of hydrophobic monomers in highly dispersed emulsions, High-molecular Compounds, 1991, vol. (A) 33, no. 7, pp. 1476–1483. (In Russ.)]Прокопов Н. И., Грицкова И. А. Особенности гетерофазной полимеризации стирола при образовании поверхностно-активных веществ на границе раздела фаз // Успехи химии. 2001. № 9. С. 890–900. [Prokopov N. I., Gritskova I. A., Russian Chemical Reviews, 2001, vol . 70(9), pp. 890–900. https://doi.org/10.1070/RC2001v070n09ABEH000669 ]Прокопов Н. И., Грицкова И. А. Особенности гетерофазной полимеризации стирола при образовании поверхностно-активных веществ на границе раздела фаз // Успехи химии. 2001. № 9. С. 890–900. [Prokopov N. I., Gritskova I. A., Russian Chemical Reviews, 2001, vol . 70(9), pp. 890–900. https://doi.org/10.1070/RC2001v070n09ABEH000669 ]Tuncel A., Piskin E., Biomat., Art. Cells & Immob. Biotech., 1991, vol. 19, no. 1, pp. 229–253. https://doi.org/10.3109/10731199109117830Tuncel A., Piskin E., Biomat., Art. Cells & Immob. Biotech., 1991, vol. 19, no. 1, pp. 229–253. https://doi.org/10.3109/10731199109117830Brouwer W. M., Journal of Applied Polymer Science, 1989, vol. 38, pp. 1335–1346. https://doi.org/10.1002/app.1989.070380712Brouwer W. M., Journal of Applied Polymer Science, 1989, vol. 38, pp. 1335–1346. https://doi.org/10.1002/app.1989.070380712Ugelstad J., El-Aasser M. S., Vanderhoff J. W., Polymer Letters Edition, 1973, vol. 11, pp. 503–513. https://doi.org/10.1002/pol.1973.130110803Ugelstad J., El-Aasser M. S., Vanderhoff J. W., Polymer Letters Edition, 1973, vol. 11, pp. 503–513. https://doi.org/10.1002/pol.1973.130110803Paulen R., Benyahia B., Latifi M. A., Fikar M., Computer Aided Chemical Engineering, 2013, vol. 32, pp. 721–726. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63234-0.50121-4Paulen R., Benyahia B., Latifi M. A., Fikar M., Computer Aided Chemical Engineering, 2013, vol. 32, pp. 721–726. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63234-0.50121-4Alexandra J. Macbeth, Zhuangsheng Lin, Julie M. Goddard, MethodsX, 2020, vol. 7, 101110. https://doi.org/10.1016/j.mex.2020.101110Alexandra J. Macbeth, Zhuangsheng Lin, Julie M. Goddard, MethodsX, 2020, vol. 7, 101110. https://doi.org/10.1016/j.mex.2020.101110Wang T., Shi S., Yang F., Zhou L. M., Kuroda S., J. Mater. Sci., 2010, vol. 45, рр. 3392–3395. https://doi.org/10.1007/s10853-010-4449-9Wang T., Shi S., Yang F., Zhou L. M., Kuroda S., J. Mater. Sci., 2010, vol. 45, рр. 3392–3395. https://doi.org/10.1007/s10853-010-4449-9Fan Xinlong, Jia Xiangkun, Zhang Hepeng, Zhang Baoliang, Li Chunmei, Zhang Qiuyu, Langmuir, 2013, vol. 29, pp. 11730–11741. https://doi.org/10.1021/la402759wFan Xinlong, Jia Xiangkun, Zhang Hepeng, Zhang Baoliang, Li Chunmei, Zhang Qiuyu, Langmuir, 2013, vol. 29, pp. 11730–11741. https://doi.org/10.1021/la402759wSudol E. D., El-Aasser M. S., Vanderhoff J. W., J. of Pol. Sci. Part A: Pol. Chem., 1986, vol. 24. pp. 3499–3513. https://doi.org/10.1002/pola.1986.080241231Sudol E. D., El-Aasser M. S., Vanderhoff J. W., J. of Pol. Sci. Part A: Pol. Chem., 1986, vol. 24. pp. 3499–3513. https://doi.org/10.1002/pola.1986.080241231Vanderhoff J. W., Vitkuske J. F., Bradford E. B., Alfrey Jr. T., J. of Pol. Sci., 1956, vol. 20, pp. 225–234. https://doi.org/10.1002/pol.1956.120209501Vanderhoff J. W., Vitkuske J. F., Bradford E. B., Alfrey Jr. T., J. of Pol. Sci., 1956, vol. 20, pp. 225–234. https://doi.org/10.1002/pol.1956.120209501Thomson B., Rudin A., Lajoie G., J. of Pol. Sci. Part A: Pol. Chem., 1995, vol. 33, pp. 345–357. https://doi.org/10.1002/pola.1995.080330301Thomson B., Rudin A., Lajoie G., J. of Pol. Sci. Part A: Pol. Chem., 1995, vol. 33, pp. 345–357. https://doi.org/10.1002/pola.1995.080330301Uyar Tamer, El-Shafei Ahmed, Wang Xingwu, Hacaloglu Jale, Tonelli Alan, J. of Incl. Phen. and Macr. Chem., 2006, vol. 55, pp. 109–121. https://doi.org/10.1007/s10847-005-9026-5Uyar Tamer, El-Shafei Ahmed, Wang Xingwu, Hacaloglu Jale, Tonelli Alan, J. of Incl. Phen. and Macr. Chem., 2006, vol. 55, pp. 109–121. https://doi.org/10.1007/s10847-005-9026-5

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