Карбоксилатный антифриз g12

Появилось новое поколение антифриза, которое называется карбоксилатный. Расскажем что такое жидкость G12, в чем отличие от классификации G11, G12+, G12++ и G13. Какие бывают виды антифриза для авто и что лучше заливать.

Чем отличаются

Все антифризы состоят из базовых компонентов — воды и этиленгликоля, а также добавленных в них функциональных присадок. По составу присадок их разделяют на четыре основные типа: традиционные, карбоксилатные, гибридные и лобридные. В чем их отличие?
Традиционные. Ингибиторами коррозии в этих антифризах служат неорганические вещества — силикаты, нитраты фосфаты, бораты и их комбинации. Охлаждающие жидкости этого типа при заливке в систему вступают в реакцию с металлом и образуют на них оксидную пленку — именно она защищает детали от коррозии. Но с другой стороны она затрудняет теплоотвод, а компоненты присадок начинают очень быстро расходоваться.

Традиционные антифризы считаются устаревшими, поэтому почти не используются для первичной заливки на авто конвейере. Срок замены — 2-3 года или 60-120 тысяч километров. По спецификации группы Volkswagen (которая стала общепринятой и используется во всем мире) носят обозначение как G11. Также на канистрах именуют их как «Traditional», «Classic», «IAT». К данной категории относят антифризы под маркой «Тосол».
Карбоксилатные. Содержат ингибиторы коррозии на основе органических (карбоновых) кислот. Такие ингибиторы не образуют защитного слоя по всей поверхности системы — они адсорбируются лишь в очагах возникновения коррозии. Остальные, здоровые элементы системы охлаждения не покрываются пленкой, а значит жидкость отводит тепло эффективнее. Легче переносят высокие температуры, что особенно важно для современных моторов из алюминия.
Срок службы — более 5 лет или 250 000 километров. По классификации Volkswagen ранее обозначались как G12, но с 2005 года стали именоваться как G12+. Или на канистре встречается обозначение «OAT».
Гибридные. Помимо органических (карбоксилатных) содержат также неорганические ингибиторы коррозии — силикаты или фосфаты или то и другое, в зависимости от производителя. Стали применять из-за недостатков карбоксилатных антифризов, когда с добавлением классических неорганических присадок система охлаждения перестала бояться кавитации. Этот процесс способен «выгрызать» крыльчатку насоса и проделывать «дыры» в блоке цилиндров двигателя.
Срок службы гибридных антифризов полностью аналогичен карбоксилатным. Применяют при первичной заправке на заводах BMW, Volvo, Daimler и Mercedes-Benz. Именуются как «HOAT» или «hybrid».
Лобридные. Совершенно новый тип антифриза, появился в 2008 году. Органическая основа дополнена небольшим количеством минеральных ингибиторов. Они образуют сверхтонкую защитную плёнку на поверхности материалов системы охлаждения и расходуются только в случае возникновения очагов коррозии.
Их срок службы составляет до полумиллиона километров, а по некоторым данным они имеют неограниченное время работы, при условии заливки в новый двигатель. По классификации Volkswagen имеют маркировку G12++ или G13 (лобридный с добавление глицерина). Также может встречаться обозначение «lobrid», что состоит из 2 слов: «low» (низкий) и «hybrid» — получается «низкогибридный».

Что нужно заливать

Самое главное, открыть инструкцию по эксплуатации и найти перечень рекомендованных охлаждающих жидкостей. Или зайти на официальный сайт автопроизводителя и ознакомиться со списком фирм, получившим его официальное одобрение. Но оригинальный антифриз редко продают в магазинах автозапчастей. Придется покупать у официального дилера или через интернет-магазин.
Следует помнить, что импортные охлаждающие жидкости обычно продаются в виде концентрата, который нужно разбавлять водой. В нём содержится около 95 % этиленгликоля, а остальное — необходимые присадки (3-5%) и вода. Заливать концентрат в систему охлаждения нельзя! Сначала необходимо разбавить его дистиллированной водой, а соотношение воды и концентрата владелец выбирает сам. Например, 50% концентрата и 50% воды соответствуют температуре замерзания -37оС.

Если оригинальный антифриз не удалось найти, выбираем его по допуску автопроизводителя (термин approved). Важно, не нарваться на подделку и покупать именно тот, который рекомендовал завод изготовитель. Если на упаковке написано что-то вроде «соответствует требованиям завода-изготовителя» или «Recommended for», то это означает лишь то, что его состав аналогичен характеристикам антифриза завода изготовителя. Но никаких тестов он не проходили и его не испытывали авто производители.
Лучше зайти на сайт производителя антифриза и посмотреть наличие заводских допусков — а после проверить эту информацию на официальной страничке соответствующего автомобильного бренда.
Если машина не новая, то можете заливать современную охлаждающую жидкость — карбоксилатный антифриз G12+ считается универсальным и подходит для большинства машин. Но перед заменой, нужно полностью слить старую охлаждающую жидкость и промыть систему охлаждения мотора.
В магазинах немало разных охлаждающих жидкостей с надписями G11 или G12 — так производители сообщают покупателям о типе антифриза. Но не факт, что он соответствует требованиям авто производителя. Поэтому всегда проверяйте наличие допусков. Применение качественного продлит срок службы двигателя.

Сферы применения

Карбоксилатные антифризы с успехом используют в легковых, коммерческих, грузовых автомобилях отечественных и зарубежных марок, эксплуатирующихся в разных климатических условиях. Возможно применение жидкости в теплообменных аппаратах, для которых рекомендованы составы с соответствующим уровнем свойств.

Варианты обозначений карбоксилатных антифризов

Принцип действия растворов на основе этиленгликоля

Растворы на основе этиленгликоля применяются в качестве охлаждающей жидкости в автомобилях разных марок и назначения. Материалы отлично справлялись со своими функциями до появления современных сплавов на основе алюминия. Горячий этиленгликоль вызывал ускоренную коррозию металлических элементов, поэтому в растворы начали добавлять пакеты неорганических присадок. Соли оседали на алюминиевых поверхностях и образовывали плотный слой, устойчивый к воздействию охлаждающей жидкости, замедляли анодное растворение металлов. Срок службы таких веществ составлял не более 2 лет – до выработки действующих компонентов.

Модернизация состава

Для улучшения характеристики антифризов в раствор этиленгликоля вместо минеральных солей начали добавлять органические присадки – сложные карбоновые кислоты (каприловую, капроновую, бутадиеновую, себациновую и т. д.). Вещества реагируют с оксидом алюминия и образуют химически стойкую защитную пленку со сроком службы до 5 лет и дольше. Жидкости с пакетом органических присадок получили название карбоксилатных антифризов и выпускаются в промышленных объемах с середины 1990-х годов. Составы на основе алифатических кислот отличаются от других материалов полным отсутствием нежелательных минеральных компонентов: нитритов, силикатов, боратов, аминов, фосфатов, нитратов. Карбоксилаты являются эффективными ингибиторами коррозии. Точечно воздействуя на очаги разрушения, они закрывают проблемный участок герметичной пленкой толщиной не более 1 микрона. Антифриз не оседает на всей поверхности внутренней стенки, поэтому расходуется дольше, чем традиционные охлаждающие жидкости.

Основные преимущества

  • Эффективное подавление коррозии в зарождающихся очагах.
  • Образование механически прочной пленки, более надежной, чем покрытия из боратов и фосфатов.
  • Экономный расход карбоксилатных присадок за счет их высокой гидрофобности и локального принципа действия.
  • Снижение кавитации водяных насосов и вибрирующих стенок мокрых гильз.
  • Термическая стабильность в сложных условиях.
  • Отсутствие в составе солей, образующих твердые отложения.
  • Хорошие показатели теплоемкости и теплопроводности.
  • Устойчивость к вспениванию.
  • Низкая вязкость при отрицательных температурах.

Зачем окрашивают антифризы

Цвет охлаждающей жидкости – это не только классификационный признак, но и основной визуальный индикатор ее состояния. Карбоксилатные антифризы в норме красные. Если жидкость темнеет, значит в системе охлаждения скопилась ржавчина и накипь, необходима прочистка. Осветление антифриза – повод проверить двигатель на перегрев. С окрашенной жидкостью легче проверять уровень наполнения бачка, определять протечку в системе охлаждения. Бесцветный антифриз можно спутать с водой, что создает опасность для потребителя – состав ядовит при проглатывании.

Рекомендации по использованию карбоксилатных антифризов

Для каждой модели двигателя производитель рекомендует специальный тип охлаждающей жидкости. Заливать в мотор можно только указанный антифриз. Запрещено использовать в системе материалы разных марок, даже при схожей рецептуре. Отдельные модификаторы в составе могут оказаться несовместимыми друг с другом, что приводит к образованию отложений, к снижению основных характеристик антифризов. Необходимо менять незамерзающую жидкость по истечении срока эксплуатации, указанного производителем. При изменении цвета антифриза, появлении осадка в расширительном бачке материал сливают раньше установленного срока. Растворы на основе этиленгликоля подвижнее воды. Важно тщательно проверять систему на герметичность во время каждой смены антифриза. Уровень охлаждающей жидкости в двигателе постоянно контролируют. При уменьшении объема доливают дистиллированную воду. Избыточная концентрация карбоновых кислот, как и их недостаток, повышает температурный предел замерзания состава.

Переход с охлаждающей жидкости предыдущего поколения на карбоксилатный антифриз

Смена охлаждающей жидкости требует соблюдения определенных правил. Если сразу залить карбоксилатный антифриз в систему, в которой ранее работал состав с минеральными присадками, то карбоксилаты начнут сначала растворять осадок с поверхностей металлических деталей. Это приводит к нерациональному расходу активных компонентов. В ряде случаев возможно образование мелкодисперсной взвеси, снижающей противокавитационные и противопенные свойства антифризов. Поэтому рекомендуется использовать карбоксилатные жидкости в новых автомобилях, которые еще не работали на минеральных составах. Для перехода с антифризов предыдущих поколений на стандарт G12 и выше необходимо предварительно тщательно промыть систему охлаждения водой, заменить старые шланги, уплотнители, а также проверить детали на герметичность.

Карбоксилатные антифризы от ROLF Lubricants GmbH

Охлаждающая жидкость ROLF G12+ Red разработана с использованием новейших достижений в сфере органических присадок. Основные преимущества:

  • эффективная защита деталей двигателя, профилактика отложений в отсеке мотора, в охлаждающих каналах, в помпе, в радиаторе;
  • совместимость с пластиковыми и резиновыми компонентами системы охлаждения;
  • применение в современных двигателях внутреннего сгорания с повышенными требованиями к свойствам антифризов;
  • эффективное охлаждение термонагруженных и высокооборотистых моторов.

Технические характеристики карбоксилатного антифриза ROLF G12+ Red:

Параметр

Значение

Цвет жидкости

Красный

Плотность при температуре +20 °С, г/см3

1,073

Температура кипения, °С

Запас щелочности, см3

5,89

Водородный показатель, рН

7,81

Температура начала кристаллизации, °С

Допуски и соответствия ROLF G12+ Red

  • ASTM D3306/D4985 (США). Спецификация устанавливает требования к антифризам на основе этилен- и пропиленгликоля, предназначенным для использования в охлаждающих системах двигателей легковых и коммерческих автомобилей. Концентрация основного вещества в воде – от 50 до 70 %. Индекс D4985 допускает использование антифриза в тяжело нагруженных двигателях и ограничивает содержание силикатов.
  • SAE J1034 (США). Спецификация на антифризы для дизельных моторов.
  • JIS K 2234 (Япония). Стандарт Japanese Industrial Standards регламентирует характеристики концентрированных охлаждающих жидкостей. Нанесение логотипа JIS на упаковку с разбавленными антифризами исключено.
  • MERCEDES MB 325.3 (Германия). Данный лист спецификации описывает характеристики охлаждающей жидкости для дизельных и бензиновых двигателей, изготовленных из алюминия или чугуна с использованием медных деталей.

Полный список допусков и соответствий указан на страницах с товарами.

Купить карбоксилатный антифриз ROLF можно в любом из магазинов наших партнеров. Полный перечень адресов розничных точек продаж Вы можете найти на странице «Где купить».


На прилавках автомобильных магазинов появилось новое поколении антифриза, который имеет название как карбоксилатный антифриз или G12. На емкостях с данной незамерзающей жидкостью указаны большие сроки эксплуатации использования, а также другие преимущества «новинки». Но что такое антифриз G12 и чем он отличается от обычного «тосола»?
Начнем издалека, а именно с истории появления незамерзающих жидкостей для системы охлаждения двигателя. Автолюбители первоначально использовали воду для охлаждения мотора своих автомобилей. Но зимой она замерзала, из-за этого стали добавлять в воду этиленгликоль. С ним, охлаждающая жидкость не замерзала при отрицательных температурах воздуха и не разрушала детали двигателя и его системы охлаждения. Так продолжалось бы долго, если бы не современный технический прогресс. Он потребовал снижение массы автомобиля и повышения качества деталей при снижении их себестоимости. Так стали появляться детали системы двигателя из алюминиевых сплавов. Все бы хорошо, но этиленгликоль, который заливали в систему охлаждения, стал разрушать детали из алюминиевых сплавов, а именно разъедал радиатор и соединительные трубки. Тогда был изобретен антифриз под маркой «Тосол», который содержал специальные присадки. Они противостояли коррозии, создавая защитный слой против воздействия этиленгликоля. Позже, был представлен новый антифриз, который получил от компании Фольксваген название «антифриз G11». Данное обозначение стали использовать во всем мире.
Новый антифриз G11 имел несколько недостатков. Главный его недостаток — это ограниченный срок службы, всего 2 года. Но технический прогресс развивался дальше и в итоге был разработан новый карбоксилатный антифриз, который также получил название как антифриз G12. Его главная особенность состояла в увеличенном сроке службы, который составлял больше пяти лет. Его быстро стали применять все мировые автомобильные компании. Оно и понятно, ведь они добиваются максимального срока службы антифриза равного сроку службы самой машины. Т.е. они стремятся к заправке антифриза только на заводе. И больше никаких замен охлаждающей жидкости.
Как правильно выбрать и купить карбоксилатный антифриз или G12? Самое главное, это не нарваться на подделку и покупать именно тот антифриз, который рекомендовал завод изготовитель. Если на упаковке написано что-то вроде «Соответствует требованиям завода-изготовителя», то это означает лишь то, что его состав аналогичен характеристикам антифриза завода изготовителя. Но никаких тестов он не проходили и его не испытывали автопроиводители. Ведь, данные тесты слишком дороги и получают соответствие лишь единицы. У них на этикетке должен быть указан допуск данного автопроизводителя. Но часто ли можно верить этикеткам? Просто узнайте, какой антифриз рекомендует вам производитель вашего автомобиля. Эту информацию можно найти или на сайте или в техническом руководстве.
Если у вас современный автомобиль, то рекомендуется покупать только карбоксилатный антифриз G12. Его применение избавит вас от неприятных моментов, связанных с ремонтом автомобиля и продлит срок службы вашей машины. Самыми распространенными среди автолюбителей стали следующие антифризы G12: Sintec Premium, CoolStream Premium и X-Freeze Carbox. Данные антифризы G12 получили допуск некоторых мировых автопроизводителей и применяются при заправке на конвейере.

ВВЕДЕНИЕ

Карбоксилаты металлов в настоящее время на­ходят широкое применение как в повседневной жизни человека, так и в различных отраслях про­мышленности . Интерес к исследованию терми­ческого разложения карбоксилатов металлов свя­зан с широкой областью применения продуктов термолиза (как правило, наночастиц металлов, ок­сидов или их карбидов) в качестве катализаторов реакций основного органического синтеза, кера­мических материалов, неорганических пигментов . В показана биологическая активность наноматериалов. Управляемый термолиз металло­содержащих мономеров в инертной атмосфере, сочетающий в себе как синтез высокодисперсной металлической фазы, представленной в виде ядра, состоящего из металла/оксида металла или их сме­си, так и формирование стабилизирующей поли­мерной матрицы, препятствующей агломерации частиц образующихся нанокомпозитов, является одним из наиболее перспективных методов син­теза нанокомпозитов . Значительный интерес к наночастицам d-элементов обусловлен особен­ностями их магнитных свойств , а также воз­можностью создания магнитных носителей с высо­кой плотностью записи информации на их основе . Магнитные наночастицы широко применяют в биомедицине . Среди известных магнитных наночастиц одними из наиболее важных являют­ся наночастицы, содержащие кобальт. Это связано с тем, что кобальтсодержащие наноматериалы об­ладают наиболее высокими практически важными магнитными характеристиками (коэрцитивная сила и намагниченность насыщения) по сравне­нию с другими магнитными материалами . Ранее было исследовано термическое разложение формиата кобальта и ацетата кобальта . Синтезированные ранее карбоксилаты кобальта имели состав СоА2 · nH2O, где n = 2 в случае фор­миата , пропионата и валерата , n = 4 в случае ацетата , n = 1.7 в случае бутирата , n = 0 в случае каприлата .

Цель настоящей работы — синтез карбокси­латов кобальта муравьиной H—COOH, масля­ной CH3-(CH2)2-COOH, валериановой CH3- (CH2)3-COOH, капроновой CH3-(CH2)4-COOH, энантовой CH3-(CH2)5-COOH, каприловой CH3-(CH2)6-COOH кислот, исследование их тер­мических свойств, получение в результате термо­лиза кобальтсодержащих нанокомпозитов и иссле­дование их характеристик.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА1

Синтез карбоксилатов кобальта проводили по нескольким различным методикам в зависимо­сти от свойств кислот . Формиат, бутират и ва- лерат кобальта синтезировали из водного раство­ра кислот с постепенным добавлением карбоната кобальта (2%-ный избыток СоСО3 от стехиоме­трии). Синтез проводили на магнитной мешалке при постоянном перемешивании и температуре 50-70°С. После завершения реакции карбоната кобальта и карбоновой кислоты и фильтрации полученный раствор упаривали при комнатной температуре. Затем полученный продукт сушили в вакуумном сушильном шкафу при температуре 45°С в течение трех часов. Далее высушенный оса­док измельчали, трижды промывали диэтиловым эфиром для полной отмывки от примеси непро­реагировавшей карбоновой кислоты и оставляли сушиться на воздухе.

Капроат, энантат и каприлат получали с по­мощью натриевой соли этих кислот. К раствору предварительно синтезированной натриевой соли карбоновой кислоты постепенно добавляли за­ранее приготовленный раствор ацетата кобаль­та, образовавшийся осадок фильтровали, трижды промывали горячей водой для удаления ацетата натрия и оставляли сушиться на воздухе. Далее его сушили в сушильном вакуумном шкафу при 45°С в течение трех часов, после чего полученный про­дукт измельчали, промывали диэтиловым эфиром для удаления примеси непрореагировавшей кар­боновой кислоты и оставляли сушиться на воздухе.

ИК-спектры образцов в виде таблеток с KBr регистрировали в области 4000-500 см-1 на ИК-фурье-спектрометре, модель EQUINOX 55 (Bruker, Германия). Элементный анализ прово­дили на автоматическом элементном CHNS- анализаторе (Thermo Finnigan, Италия). Содер­жание кобальта определяли прямым титрованием этилендиаминтетрауксусной кислотой с мурек- сидом . Термоаналитические исследования карбоксилатов кобальта проводили на дифферен­циальном сканирующем калориметре SDT Q600 V20.9 Build 20 со скоростью нагрева 10 град/мин при одновременной записи кривых нагревания (ДТА и Т) и убыли массы (TG) в кварцевых тиглях в аргоне в интервале температур от 20 до 500°С.

Рентгенофазовый анализ выполняли на рентге­новском дифрактометре ДРОН-4.0 с использова­нием монохроматизированного СоХа-излучения. Для интерпретации дифракционного спектра ис­пользовали пакет программ .

Синтез нанокомпозитов кобальта проводили в изотермических условиях при температуре 335 ± 1°С с использованием электротигля ЭТ-МГК 0.7 х 5/12 с цифровым регулятором температуры «Дельта” серии ДТА в течение девяти часов в ат­мосфере аргона. Композиты, полученные при тер­молизе, исследовали методами просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) на электрон­ном микроскопе JEМ 100СХ («Jeol”, Япония) в ЦКП «Коллекция UNIQEM” ФИЦ Биотехно­логии РАН при ускоряющем напряжении 80 кВ, сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) на электронном микроскопе JSM-6700F (JEOL, Япония) с приставкой для энергодисперсионной спектрометрии INCA (Oxford, UK). Для автома­тической обработки электронных фотографий ис­пользовали программный продукт LabVIEW 8.5.1 . Магнитные свойства нанокомпозитов изме­ряли при комнатной температуре посредством ви­брационного магнитометра M4500 EG&G PARC, калиброванного с использованием стандартного никелевого образца массой 90 мг. В ходе измере­ний магнитное поле варьировали от 0 до 10 кОе. Масса образца составляла около 50 мг.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Состав и термический анализ карбоксилатов ко­бальта. Для подтверждения получения карбоксилатов кобальта использовали данные элементного анализа и ИК-спектроскопии.

Приведенные данные по ИК-спектроскопии позволяют сделать вывод о наличии карбоксилат- ионов в полученных соединениях и присутствии координационной воды (табл. 1). Эти выводы ко­личественно подтверждаются данными элемент­ного анализа (табл. 2).

Таблица 1. Характеристические частоты (ν, см-1) в ИК-спектрах карбоксилатов кобальта

Соединение

νOH(H2O)

ν (COOH)

vs (COO-)

νas (COO-)

Муравьиная кислота

Формиат кобальта

Масляная кислота

Бутират кобальта

Валериановая кислота

Валерат кобальта

Капроновая кислота

Капроат кобальта

Энантовая кислота

Энантат кобальта

Каприловая кислота

Каприлат кобальта

Таблица 2. Данные элементного анализа карбоксилатов кобальта

Установлено, что все синтезированные соеди­нения, за исключением капроата, энантата и ка- прилата, являются хорошо растворимыми в воде карбоксилатами и являются кристаллогидратами, о чем свидетельствуют широкие полосы поглоще­ния в ИК-спектре (Voh(H2O) = 3044-3440 см-1).

Термолиз исследованных соединений на на­чальной стадии сопровождается газовыделением и потерей массы образцов, что обусловлено про­теканием эндотермических реакций в интервале температур 142-227°С с потерей молекул воды (табл. 3). Заниженные значения потери мас­сы в процессе дегидратации в случае бутирата и капроата кобальта свидетельствуют о том, что на этапе дегидратации теряется не вся вода. Полная дегидратация происходит в ходе реакции декарбоксилирования при более высокой температуре. Далее происходят эндотермические реакции декарбоксилирования с потерей органического лиганда (рис. 1). Продуктом термолиза в среде ар­гона в режиме дифференциальной сканирующей калориметрии, согласно данным рентгенофазово­го анализа, являются α-Со, β-Со, СоО и Со3О4.

Таблица 3. Процесс дегидратации карбоксилатов кобальта (эндотермическая природа трансформации)

Рис. 1. ДСК/ТГ -кривые термолиза формиата ко­бальта. Скорость нагрева 10 град/мин, среда — аргон.

Разложение безводных комплексов следует не­медленно за процессом дегидратации, и остаточ­ная масса хорошо согласуется со значениями, тре­буемыми для образования конечных продуктов.

Микроструктура нанокомпозитов. Необходимо отметить, что термическому разложению подвер­гали не только синтезированные карбоксилаты, но и реактивный ацетат кобальта. Композиты, по­лученные в результате термического разложения в токе аргона насыщенных карбоксилатов кобаль­та, имеют вид черного порошка и представляют со­бой композицию, состоящую из двух структурных элементов: кобальтсодержащие наночастицы, по­крытые углеродной оболочкой. Как видно из полу­ченных данных (табл. 4), при термолизе формиата, бутирата и каприлата кобальта преобладает гекса­гональный α-Со (P63/mmc) с примесью кубическо­го СоО (Fm3m), кубического Со3О4 (Fd3m) и куби­ческого β-Со (Fm3 m). В случае термолиза ацетата кобальта преобладает кубический СоО (Fm3 m) c примесью кубического Со3О4 (Fd3 m). При термо­лизе валерата, капроата и эна-тата кобальта преоб­ладает кубический Со3О4 (Fd3 m) с примесью гек­сагонального α-Со (P63/mmc) и кубического СоО (Fm3 m) (табл. 4). Дифрактограмма композита, по­лученного в результате термического разложения ацетата кобальта, приведена на рис. 2.

Таблица 4. Данные реннтгенофазового анализа продуктов термолиза насыщенных монокарбоксилатов кобальта

Рис. 2. Дифрактограмма продукта термолиза ацетата кобальта.

Черный цвет композитов объясняется при­сутствием аморфного углерода . Из данных элементного и энергодисперсионного анализа продуктов термолиза, представленных в табл. 5, видно, что в продуктах термолиза отсутствует водород. Следовательно, при выбранном режи­ме термолиза (335°С и 9 ч) композиты состоят из кобальтсодержащих наночастиц в оболочке из аморфного углерода. Этот вывод подтвержда­ется отсутствием в ИК-спектрах композитов по­лос поглощения, характерных для углеводородных фрагментов -CH2-: асимметричные валентные колебания ν в области 2921-2929 см-1, симметричные валентные колебания vs в области 2853— 2869 см-1; для фрагмента —СН=СН— ν в области 1538—1593 см-1; для фрагмента —СН=С=СН— vas в области 1017—1091 см-1 и деформационные коле­бания δ в области 863—888 см-1. Вместе с тем в ИК- спектрах композитов присутствуют полосы погло­щения валентных колебаний Co-O в диапазонах 530-560 см-1 (СоО) и 607-660 см-1 (Со3О4) . ’

Таблица 5. Элементный состав продуктов термолиза карбоксилатов кобальта (атомные проценты)

По данным СЭМ установлено, что изученные композиты представляют собой агрегаты размером от 5 до 100 мкм. В табл. 6 приведены результаты обработки ПЭМ-изображений композитов, полу­ченных термическим разложением карбоксилатов кобальта.

Магнитные свойства нанокомпозитов. Магнит­ные характеристики полученных нанокомпозитов приведены в табл. 6.

Таблица 6. Магнитные характеристики полученных нанокомпозитов

* Среднее из двух значений; доверительный интервал рассчитан при уровне значимости α = 0.1.

Для создания магнитных носителей информа­ции высокой плотности магнитные наночастицы должны обладать большой коэрцитивной силой, что позволяет предотвратить саморазмагничивание вследствие тепловых флуктуаций . Из приведенных в табл. 6 результатов следует, что наибольшая коэрцитивная сила (49.2 кА/м) наблюдается у нанокомпозита, полученного в ре­зультате термолиза энантата кобальта, что соответ­ствует высокому содержанию фазы Со3О4 — 79.9% (табл. 4), обладающей парамагнитными свойства­ми при комнатной температуре для диаметра нано­частиц 15 нм и 3-12 нм . В отмечено, что наночастицы Со3О4 диаметром 70 нм при ком­натной температуре обладают ферромагнитными свойствами с невысоким значением коэрцитивной силы —4.27 кА/м. Известно, что магнитные свой­ства наночастиц зависят от ряда факторов, в том числе от температуры и их размера . Различ­ные магнитные характеристики, установленные для наночастиц Со3О4 в , могут быть объяс­нены различием в их размерах. Этот же композит содержит 20.1% фазы СоО, обладающей антиферромагнитными свойствами . Поэтому для выяс­нения причин высокого значения коэрцитивной силы необходимы дополнительные исследования. Наименьшей коэрцитивной силой (19.9 кА/м) характеризуется композит, полученный в резуль­тате термического разложения ацетата кобальта, что соответствует высокому содержанию антиферромагнитной фазы — кубический СоО — 97.1% (табл. 4). Следует отметить высокие значения на­магниченности насыщения — 82.3 Ахм2/кг и оста­точной намагниченности — 16.8 Ахм2/кг, получен­ные для композита, синтезированного из бутирата кобальта (табл. 4). Этот композит характеризуется высоким содержанием ГПУ-кобальта (α-Со) — 46%, который является жестким ферромагнети­ком (диаметр наночастицы 3.5 нм, Т — 300 К ), и наивысшим среди изученных композитов содер­жанием ГЦК-кобальта (β-Со) — 17.4%, обладаю­щим мягкими ферромагнитными свойствами . Для этих же условий (диаметр наночастицы 3.5 нм, Т = 300 К) были найдены значения намагничен­ности насыщения 124 Ахм2/кг для ГПУ-кобальта и 81 Ахм2/кг для ГЦК-кобальта . Композит, полученный из бутирата кобальта, характеризует­ся также высоким содержанием кобальта — 55.3% (табл. 5).

Учитывая небольшое различие диаметров нано­частиц, полученных для разных нанокомпозитов (табл. 6), установить зависимость коэрцитивной силы от диаметра наночастиц не удалось.

Установлена зависимость коэрцитивной силы полученных нанокомпозитов от количества атомов углерода в карбоновых кислотах, использованных для синтеза карбоксилатов кобальта, которая опи­сывается полиномом второй степени с достовер­ностью аппроксимации R2 = 0.805 (рис. 3).

Рис. 3. Зависимость коэрцитивной силы наноком­позита от количества атомов углерода в карбоновой кислоте, использованной для синтеза карбоксилата кобальта.

ВЫВОДЫ

Синтезированы и охарактеризованы карбоксилаты кобальта(П) с анионами насыщенных моно- карбоновых кислот с числом атомов углерода 1—8. Установлено, что с ростом углеводородного радика­ла количество кристаллогидратной воды уменьша­ется от 2 для формиата кобальта до 0.5 для каприлата кобальта (за исключением ранее исследованного ацетата кобальта, который является тетрагидратом ). В результате термолиза синтезированных карбоксилатов при температуре 335°С в течение де­вяти часов в атмосфере аргона получены наноком­позиты, включающие в свой состав кобальтсодер­жащие наночастицы α-Со (P63/mmc), β-Со (Fm3 m), СоО (Fm3 m) и Со3О4 (Fd3 m) со средним диаметром 2.0-3.3 нм и аморфную углеродную матрицу. Изу­чение магнитных свойств показало, что коэрци­тивная сила полученных композитов варьирует­ся в зависимости от использованного прекурсора в диапазоне от 19.9 до 49.2 кА/м. Высокие значе­ния намагниченности насыщения — 82.3 Ахм2/кг и остаточной намагниченности — 16.8 Ахм2/кг по­лучены для композита, синтезированного из бутирата кобальта. Этот композит характеризуется вы­соким содержанием ГПУ-кобальта (α-Со) — 46%, являющегося жестким ферромагнетиком , и наивысшим среди изученных композитов со­держанием ГЦК-кобальта (β-Со) — 17.4%, обла­дающего мягкими ферромагнитными свойствами . Установлено, что коэрцитивная сила получен­ных композитов зависит от строения прекурсора и растет с увеличением количества атомов углерода в анионе карбоновых кислот.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *