<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Bulletin of Belgorod State Technological University named after. V. G. Shukhov</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Bulletin of Belgorod State Technological University named after. V. G. Shukhov</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2071-7318</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">29560</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Строительство и архитектура</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Construction and architecture</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Строительство и архитектура</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">STABILIZATION OF NANOSIZED SILVER PARTICLES FOR WORKING CONDITIONS  IN THE COMPOSITION OF WATER-DISPERSIVE PAINT MATERIALS</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>СТАБИЛИЗАЦИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ЧАСТИЦ СЕРЕБРА ДЛЯ УСЛОВИЙ  РАБОТЫ В СОСТАВЕ ВОДНО-ДИСПЕРСИОННЫХ  ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Строкова</surname>
       <given-names>В. В.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Strokova</surname>
       <given-names>V. V.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>vvstrokova@gmail.com</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Баскаков</surname>
       <given-names>П.С. </given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Baskakov</surname>
       <given-names>P.S. </given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Мальцева</surname>
       <given-names>К.П. </given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Mal'ceva</surname>
       <given-names>K.P. </given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова</institution>
     <country>RU</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov</institution>
     <country>RU</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Белгородский государственный технологический университет им В.Г. Шухова</institution>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov</institution>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <volume>1</volume>
   <issue>4</issue>
   <fpage>84</fpage>
   <lpage>88</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://naukaru.ru/en/nauka/article/29560/view">https://naukaru.ru/en/nauka/article/29560/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>В работе исследованы физико-химические характеристики растворов наночастиц серебра (НЧС), используемых в качестве биоцидных наполнителей в водно-дисперсионных лакокрасочных материалов (ВД-ЛКМ); предложена структурная схема мицеллы и влияния на нее модификации НЧС с целью повышения ее стабильности в составе ВД-ЛКМ, предотвращения агломерации и сохранения химической активности, как следствие, биоцидных свойств.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>Presented research studied the physicochemical characteristics of solutions of silver nanoparticles (SNP), that are used as biocidal fillers for water-dispersive paint materials (WD–PM); schematic structure of the micelle and the influence of SPN modification on it in order to increase its stability in the composition of WD–PM, prevent agglomeration and save the chemical activity and, as a consequence, biocidal properties was proposed.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>наночастицы серебра</kwd>
    <kwd>коллоидная устойчивость</kwd>
    <kwd>-потенциал</kwd>
    <kwd>строение мицелл</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>silver nanoparticles</kwd>
    <kwd>colloidal stability</kwd>
    <kwd>–potential</kwd>
    <kwd>structure of the micelles</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>В настоящее время весьма актуальным является вопрос защиты строительных конструкций от агрессивного воздействия окружающей среды [1–3] и, в частности, от биологического заражения и повреждения [4–6]. Одним из вариантов решения данных проблем может быть введение в наносимые на них лакокрасочные покрытия на основе ВД-ЛКМ наноразмерных частиц серебра с повышенной биоцидной активностью [7].Наночастицы серебра (НЧС) представляют собой коллоидный раствор наноразмерного металлического нульвалентного серебра, способного принимать активную катионную форму [8]. В работе используются НЧС, производимые промышленным способом с помощью биохимического синтеза стабилизированных анионогенным ПАВ АОТ (диоктилсульфосукцината натрия) в водном растворе [9], а также стабилизированных поли–N–винилпирролидоном в растворе пропиленгликоля [10]. Для наночастиц, полученных данным способом, характерна высокая стабильность на воздухе (до нескольких лет), низкая остаточная концентрация ионов серебра, не превращенных в наночастицы, узкое распределение по размеру, экологическая безопасность компонентов для макроорганизмов [11]. Среди недостатков данных растворов НЧС можно выделить низкую коллоидную устойчивость наночастиц к агломерации в присутствии солей электролитов [12].Для дальнейшего изучения структуры мицеллы и подбора оптимальных условий ее стабилизации следует изучить ее электрокинетический потенциал, количественно определяемый напряженностью двойного электрического слоя адсорбированных ионов на поверхности взвешенных НЧС в растворе (z-потенциал) с помощью метода статического светорассеивания на приборе Zetatrac Nanotrac (ЦВТ БГТУ им. В.Г. Шухова). Данный показатель может использоваться для совместимости дисперсий в различных условиях сред, в сравнении по водородному показателю pH.Согласно методике синтеза [11] процесс восстановление НЧС происходил из водного раствора нитрата серебра под действием различных восстановителей. Также структура ядра НЧС представлена атомами серебра и ассоциированными с нею ионами серебра (рис. 1).Ввиду вышесказанного, строение мицеллы также можно описать следующей структурной формулой:{m[Agk0] nAg+ (n-x) NO3–} xNO3–.Из этого следует, что при данном составе мицеллы и низкой концентрации AgNO3 (при пересчете по иону водорода pH=4) в растворе золь НЧС будет принимать положительный заряд, что подтверждается результатами испытания при доведении раствора AgBion-2 до указанного состояния азотной кислотой (HNO3 марки Х.Ч.). При введении в систему электролитов, способных достраивать на поверхности НЧС кристаллическую решетку, происходит обмен противоионов. Так, в случае введения в водный или пропиленгликолевый растворы НЧС водного аммиака (NH4OH) происходит замена потенциалопределяющего AgNO3 к золю AgOH, стабилизированному ионами NH3+:{m[Agk0] nOH– (n-x) NH4+} xNH4+.Для повышения уровня pH и предполагаемого увеличения гидрофильности раствора НЧС в дисперсионную среду был добавлен более концентрированный 25 %-ый водный раствор аммиака (Ч.Д.А.), что должно способствовать образованию гидроксида серебра на поверхности НЧС:Ag+ + 2NH4OH(разбавл.) → AgOH + 2NH4+.Для подробного изучения влияния NH4OH на устойчивость НЧС был изучен ζ-потенциал при повышении pH среды аммиаком от уровня, полученного производителем (рис. 1).                Agk0                                                                        Ag+  Ag+  Ag+  Ag+  Ag+  Ag+  Ag+  Ag+  Ag+  Ag+  Ag+  Ag+  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–  NO3–    Рис. 1. Строение мицеллы НЧС  Производителем AgBion-2 подтверждается наличие аммиака в составе, что согласуется с представлением о составе мицеллы, чем и вызван отрицательный заряд поверхности НЧС в нейтральной среде. При дальнейшем разбавлении водного раствора НЧС NH4OH наблюдается снижение уровня ζ-потенциала до критического уровня (менее 20 мВ по модулю), что приводит к потере устойчивости к агрегации и последующего укрупнения частиц (рис. 3). Это показывает скачкообразное увеличение электрокинетической активности в районе pH=10.Раствор Argitos проявляет электроотрицательные свойства при нейтральной и слабощелочной среде, что аналогичным образом доказывает содержание окисленных ионов на поверхности НЧС.При повышении концентрации аммиака в среде, серебро переходит в более водорастворимую форму – аммиакат серебра. Данное соединение в воде представляет собой слабодиссоциирующий комплексный ион Ag(NH3)2+ и гидрооксидную группу OH–: AgOH + 2NH4OH(конц.) → [Ag(NH3)2]OH + 2H2O. Этим объясняется повышение водорастворимости НЧС и последующее снижение заряда поверхности. Основываясь на том, что стандартный редокс-потенциал пары Ag+/Ag более положительный, чем пары Ag(NH3)2+/Ag (+ 0,799 V и + 0,373 V, соответственно [13]), можно сказать, что этому процессу сопутствует еще и снижение химической активности ионов наночастицы.    Рис. 2. Исследование электрокинетической активности растворов НЧС различных производителей Рис. 3.График распределение размеров НЧС раствора AgBion-2 в зависимости от pH среды  Исходя из этого, можно определить оптимальный диапазон pH, при котором обеспечивается наилучшая биохимическая активность и стабильность наноразмерного серебра: для AgBion-2 pH=7–9, для Argitos pH=7–10. Этим обуславливается их стабильность в составе ЛКМ промышленного назначения, дисперсии сополимеров которых, благодаря наличию поликарбоновых кислот, показывают высокую стабильность в этом диапазоне. К тому же, допускается применение диспергирующих агентов, которые или повышают pH в результате гидролиза (триполифосфат натрия [14]), или требуют слабощелочной реакции среды (карбоксилатные [15]).Выводы.В целом данный эксперимент по взаимодействию аммиака и растворов НЧС косвенным образом моделирует процесс нахождения НЧС совместно с акриловыми и стирол-акриловыми дисперсиями полимеров в составе ВД-ЛКМ, в которых аммониевые соединения также используется для регулировки pH.Также можно сделать вывод, что при использовании большинства отечественных акриловых латексов, ζ-потенциал которых обычно находится в интервале от – 37 мВ до – 43 мВ, допустимо использование НЧС (биохимического синтеза) с уровнем pH акриловых дисперсий без введения дополнительных модификаторов устойчивости.</p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Бабкин О.Э., Бабкина Л.А., Айкашева О.С., Силкина А.Ю. Защитные покрытия двойного УФ-отверждения // Лакокрасочные материалы и их применение. 2014. №3. С. 47-50.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Babkin O.E., Babkina L.A., Aykasheva O.S., Silkina A.Yu. Zaschitnye pokrytiya dvoynogo UF-otverzhdeniya // Lakokrasochnye materialy i ih primenenie. 2014. №3. S. 47-50.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Аниканова Т.В., Рахимбаев Ш.М., Кафтаева М.В. К вопросу о механизме углекислотной коррозии строительных материалов // Фундаментальные исследования. 2015. №5-1. С. 19-26.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Anikanova T.V., Rahimbaev Sh.M., Kaftaeva M.V. K voprosu o mehanizme uglekislotnoy korrozii stroitel'nyh materialov // Fundamental'nye issledovaniya. 2015. №5-1. S. 19-26.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кожухова Н.И., Жерновский И.В., Строкова В.В. Оценка биопозитивности геополимерных вяжущих на основе низкокальциевой золы-уноса // Строительные материалы. 2012. №9. С. 84-85.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kozhuhova N.I., Zhernovskiy I.V., Strokova V.V. Ocenka biopozitivnosti geopolimernyh vyazhuschih na osnove nizkokal'cievoy zoly-unosa // Stroitel'nye materialy. 2012. №9. S. 84-85.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Нелюбова В.В., Тумашова М.Ю. К вопросу о модифицировании строительных композитов биоцидными компонентами / Наукоемкие технологии и инновации: сб. трудов Юбилейной Междунар. науч.-практ. конф., посвященной 60-летию БГТУ им. В.Г. Шухова (XXI научные чтения) (Белгород, 09-10 окт. 2014 г.), Белгород: Изд-во БГТУ. 2014. С. 267-269.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Nelyubova V.V., Tumashova M.Yu. K voprosu o modificirovanii stroitel'nyh kompozitov biocidnymi komponentami / Naukoemkie tehnologii i innovacii: sb. trudov Yubileynoy Mezhdunar. nauch.-prakt. konf., posvyaschennoy 60-letiyu BGTU im. V.G. Shuhova (XXI nauchnye chteniya) (Belgorod, 09-10 okt. 2014 g.), Belgorod: Izd-vo BGTU. 2014. S. 267-269.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Соловьев А.В., Голиков И.В., Индейкин Е.А. Синтез золя наночастиц меди для бактерицидных лакокрасочных материалов // Лакокрасочные материалы и их применение. 2012. №7. С. 37-39</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Solov'ev A.V., Golikov I.V., Indeykin E.A. Sintez zolya nanochastic medi dlya baktericidnyh lakokrasochnyh materialov // Lakokrasochnye materialy i ih primenenie. 2012. №7. S. 37-39</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Tokachi Y.E., Rubanov J.K., Vasilenko M.I., Goncharov E.N., Evtushenko E.I., Kazaryan S.A. Design of new approaches and technological solutions of obtaining biocidal compositions to protect industrial and civil buildings and constructions against biodeterioration // Research journal of applied sciences. 2014. Т.9. №11. С 774-778.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Tokachi Y.E., Rubanov J.K., Vasilenko M.I., Goncharov E.N., Evtushenko E.I., Kazaryan S.A. Design of new approaches and technological solutions of obtaining biocidal compositions to protect industrial and civil buildings and constructions against biodeterioration // Research journal of applied sciences. 2014. T.9. №11. S 774-778.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Лопанов А.Н. Серебро. Физико-химические свойства. Биологическая активность. СПб.: Изд, Агат, 2005. 400 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Lopanov A.N. Serebro. Fiziko-himicheskie svoystva. Biologicheskaya aktivnost'. SPb.: Izd, Agat, 2005. 400 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Помогайло А.Д., Розенберг А.С., Уфлянд И.Е. Наночастицы металлов в полимерах М.: Изд. Химия, 2000. 672 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Pomogaylo A.D., Rozenberg A.S., Uflyand I.E. Nanochasticy metallov v polimerah M.: Izd. Himiya, 2000. 672 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">ТУ 9392-003-44471019-2006. Концентрат коллоидного раствора наноразмерных частиц серебра «AgБион - 2».</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">TU 9392-003-44471019-2006. Koncentrat kolloidnogo rastvora nanorazmernyh chastic serebra «AgBion - 2».</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">ТУ 2499-002-17826000-2013. Раствор коллоидного наносеребра «Аргитос».</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">TU 2499-002-17826000-2013. Rastvor kolloidnogo nanoserebra «Argitos».</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Егорова Е.М. Наночастицы металлов в растворах: биохимический синтез, свойства и применение: автореферат дис. ... д-ра хим. наук. М.. 2011. С. 142149.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Egorova E.M. Nanochasticy metallov v rastvorah: biohimicheskiy sintez, svoystva i primenenie: avtoreferat dis. ... d-ra him. nauk. M.. 2011. S. 142149.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Пат. 2445951 Российская Федерация, МПК7 A 61 K 9/10. Способ получения концентратов нанодисперсий нульвалентных металлов с антисептическими свойствами / К.К. Кошелев, О.К. Кошелева, М.Г. Свистунов, В.П. Паутов; заявитель и патентообладатель К.К. Кошелев, О.К. Кошелева, М.Г. Свистунов.  № 2010135043/15, заявл. 24.08.2010; опубл. 27.03.2012, Бюл. № 9. - 38 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Pat. 2445951 Rossiyskaya Federaciya, MPK7 A 61 K 9/10. Sposob polucheniya koncentratov nanodispersiy nul'valentnyh metallov s antisepticheskimi svoystvami / K.K. Koshelev, O.K. Kosheleva, M.G. Svistunov, V.P. Pautov; zayavitel' i patentoobladatel' K.K. Koshelev, O.K. Kosheleva, M.G. Svistunov.  № 2010135043/15, zayavl. 24.08.2010; opubl. 27.03.2012, Byul. № 9. - 38 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B13">
    <label>13.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Гороновский И.Т. Назаренко Ю.П., Некрич Е.Ф. Краткий справочник химика. Киев: Изд. Наукова Думка. 1987. 833 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Goronovskiy I.T. Nazarenko Yu.P., Nekrich E.F. Kratkiy spravochnik himika. Kiev: Izd. Naukova Dumka. 1987. 833 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B14">
    <label>14.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Жерновский И.В., Осадчая М.С., Череватова А.В., Строкова В.В. Алюмосиликатное наноструктурированное вяжущее на основе гранитного сырья // Строительные материалы. 2014. №1-2. С. 38-41.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Zhernovskiy I.V., Osadchaya M.S., Cherevatova A.V., Strokova V.V. Alyumosilikatnoe nanostrukturirovannoe vyazhuschee na osnove granitnogo syr'ya // Stroitel'nye materialy. 2014. №1-2. S. 38-41.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B15">
    <label>15.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Строкова В.В., Нелюбова В.В., Бондаренко А.И., Кобзев Е.С. Реотехнологические свойства суспензий механоактивированных кварцевых компонентов и композиционных вяжущих на их основе // Вестник ВолгГАСУ. Сер.: Строительство и архитектура. Вып. 31(50). Ч.2. С. 179-185.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Strokova V.V., Nelyubova V.V., Bondarenko A.I., Kobzev E.S. Reotehnologicheskie svoystva suspenziy mehanoaktivirovannyh kvarcevyh komponentov i kompozicionnyh vyazhuschih na ih osnove // Vestnik VolgGASU. Ser.: Stroitel'stvo i arhitektura. Vyp. 31(50). Ch.2. S. 179-185.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
