книги из ГПНТБ / Современное развитие метода выделения твердой фазы фотографической эмульсии сборник статей

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ pH, СОДЕРЖАНИЯ ЭЛЕКТРОЛИТОВ И ПАВ НА ВЕЛИЧИНУ ВЯЗКОСТИ 4,3% РАСТВОРА ЖЕЛАТИНЫ

К 1 литру 6 % раствора желатины добавлялось 400 мл раствора исследуемых ПАВ, концентрация кото­ рых изменяется так же, как и в предыдущем разделе. Ве­

NH4OH в количестве 1,03 г/моль в одном литре раствора желатины. Перед измерением вязкости смеси растворов выстаивались при 40±1°С в течение часа. Измерение вязкости проводилось при 40±1°С. Исследовалось влия­ ние следующих ПАВ: СВ-1019, натриевая соль диизобу­

итского производства, сульфополистирол (СПС).

В табл. 4 приведены значения вязкостей 4,3% раство­ ров желатины с различными ПАВ как в присутствии электролитов, так и без электролитов при различных зна­ чениях pH. Из таблицы 4 следует, что СВ-1019 резко от­ личается от других исследуемых веществ тем, что это ве­ щество ни при каких исследуемых условиях не осаждает желатину из раствора.

Следует произвести сравнение действия ПАВ в трех областях значений pH.

1. ПЕРВАЯ ОБЛАСТЬ рН =4,7 -5 ,0

Эта область характеризуется диссоциацией желатино­ вых молекул с образованием положительно заряженных

групп NH з. В этой области происходит наиболее полное ионное взаимодействие сульфогрупп ПАВ с аминогруп­

132

пами молекул желатины, приводящее к осаждению из раствора этих соединений из-за их малой растворимости в этой области pH.

Отличительным свойством обладает СВ-1019, кото­ рый при отношении свыше 0,6 г на 1 г желатины вызыва­ ет структурирование растворов, их частичное расслаива­ ние, но без осаждения желатины из раствора.

Электролиты влияют на характер взаимодействия и усиливают осаждающее действие ПАВ.

2.ВТОРАЯ ОБЛАСТЬ pH 5,74-6,0

Вэтой области значений pH выше изоэлектрической точки желатины начинает преобладать диссоциация кар­ боксильных групп желатиновых молекул с образованием отрицательно заряженных групп СОО- . В связи с этим ионное взаимодействие желатины и ПАВ должно было бы уменьшаться. Однако данные свидетельствуют, что

вязкость желатинового раствора наиболее резко возрас­ тает под влиянием ПАВ. Это указывает на наличие дис­ социированных аминогрупп желатины, способных реаги­ ровать с сульфогруппами ПАВ.

Это можно объяснить тем, что сульфосодержащие ПАВ подавляют диссоциацию карбоксильных групп же­ латины и под их влиянием изоэлектрическая точка же­ латины смещается в более щелочную область. Подавле­ ние диссоциации карбоксильных групп возможно только в случае ПАВ, ионная сила которых выше ионной силы карбоксильных групп желатиновых молекул. При смеще­ нии изоэлектрической точки в щелочную область возни­ кает возможность диссоциации аминогрупп желатин в

с желатиной обладают большей растворимостью, и осаж­ дение желатины из раствора не происходит. В соедине­ ниях желатины с ПАВ молекулы желатины претерпева­ ют пространственные изменения, происходит разрыв во­ дородных связей и развертывание молекулы желатины. Сильное увеличение вязкости (например, под влиянием СВ-1019) может свидетельствовать как об изменении про­

133

странственной конфигурации молекул желатины, входя­ щих в соединения с ПАВ, так и об увеличении размера молекулы. Развертывание желатиновых молекул обеспе­ чивает возможность ориентационного взаимодействия между гидрофобными частями молекулы желатины и ПАВ силами Ван-дер-Ваальса, что также вызывает до­ полнительное возрастание вязкости. Изомерное строение СВ-1019 обусловливает большую возможность этого ве­ щества к гидрофобному взаимодействию с желатиной.

Электролиты КВг и KN03 снижают степень взаимо­ действия ПАВ и желатины. Ионы аммония в этой облас­ ти значений pH действуют высаливающим образом, и осаждение желатины из раствора наступает для всех ПАВ, кроме СВ-1019. Для СВ-101 пороговой концентра­ цией является 0,3—0,4 г на 1 г желатины, для СПС-0,2. СВ-101 осаждает желатину и без ионов аммония. Эта особенность, видимо, может быть объяснена большой ион­ ной силой СВ-101.

3.ОБЛАСТЬ pH 8,0+8,5

Вэтой области pH вязкость раствора желатины (без электролитов) под влиянием ПАВ возрастает значительно меньше, нежели в области 5,7-+6,0. Это, прежде всего, свидетельствует об уменьшении степени диссоциации ами­ ногрупп желатины за счет возрастания диссоциации кар­ боксильных групп и тем самым уменьшения взаимодейст­ вия сульфогрупп ПАВ с аминогруппами желатины.

Ионы аммония действуют также высаливающим об­ разом только в случае СВ-101 и СПС.

Паста алкилсульфатов натрия не осаждает желатину; сульфанол осаждает желатину только в присутствии ионов аммония при большом отношении, равном 0,8 г на

1г желатины..

СВ-1019 и в этой области значений pH также не.осаж­ дает желатину из раствора, и в отсутствии электролитов величина вязкости раствора желатины остается высокой. При отношении 0,8 г СВ = 1019 на 1 г желатины она рав­ на 108 с. п., в то время как при рН = 5,7+-6,0 эта величина была равной 184 с. и.

Если сравнить действие исследуемых веществ, то об­

134

щим для всех является увеличение вязкости растворов желатины, причем наиболее высокие значения вязкости достигаются под влиянием СВ = 1019. Вязкости возраста­ ют с увеличением отношения веса ПАВ к весу желатины и резко уменьшаются в присутствии электролитов. Наи­ большая величина вязкости растворов желатины для каж­ дого вещества достигается в области pH = 5,74-6,0. Для СПС в области pH = 5,74-6,0 без электролитов происхо­ дит расслаивание смеси растворов с образованием гете­ рогенных систем, что не позволяет с достаточной досто­ верностью измерить величину вязкости, и значения ее ко­ леблются от 23—55 с. п. Область значений рН = 4,74-5,0 является областью, где все вещества (исключение состав­ ляет СВ = 1019) наиболее склонны осаждать желатину из раствора.

СПС осаждает при малых весовых отношениях, поряд­ ка 0,1 г на грамм желатины. В области рН = 5,74-6,0 осаждение желатины под влиянием акилсульфатов сульфанолом и СПС происходит только в присутствии ионов аммония. СВ-101 способен осаждать желатину при отношении 0,45 г на 1 г желатины в присутствии элект­ ролитов без ионов аммония. СВ-101 является сильным осадителем, что обусловливается более полным ионным взаимодействием сульфогрупп этого соединения с амино­ группами желатины и малой дозой гидрофобного взаи­ модействия. СПС, содержащее в составе молекул значи­ тельное число сульфогрупп, является хорошим осадите­ лем. Однако полимерная природа этого соединения накладывает определенную специфику на характер его взаимодействия с желатиной, что вызывает при величи­ не рН = 5,74-6,0 расслоение раствора смеси СПС с же­ латиной с последующей пептизацией осадка при боль­ ших количествах СПС.

СВ-1019 не может являться осадителем твердой фа­ зы и может быть рекомендовано как вещество, пласти­ фицирующее желатину, т. к. наряду с ионным взаимо­ действием это вещество из-за разветвленности своей молекулы вступает в гидрофобное взаимодействие, что

истабилизирует желатину в растворе.

Втабл. 5 представлены пороговые концентрации г

ПАВ на 1 г желатины, вызывающие осаждение желати­ ны из 4,3% водного раствора при различных значени­ ях pH.

135

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ pH, СОДЕРЖАНИЯ ЭЛЕКТРОЛИТОВ И РАЗЛИЧНЫХ ПАВ НА ВЕЛИЧИНУ ВЯЗКОСТИ 0,5% РАСТВОРА ЖЕЛАТИНЫ

Всвязи с тем, что осаждение твердой фазы галогени­ дов серебра фотографической эмульсии, как правило, происходит из 0,5—0,25% растворов желатины, представ­ ляло интерес выяснить, изменяется ли характер взаимо­ действия и пороговые концентрации ПАВ от величины pH для этой концентрации желатины.

Как и в предыдущем разделе, исследования прово­ дились в присутствии электролитов при различных зна­ чениях pH.

Втабл. 6 представлены значения вязкости 0,5% р-ра желатины с исследуемыми веществами при различных значениях pH. Из табл. 6 следует, что в случае малых концентраций желатины осаждающее действие ПАВ сдвигается в сторону больших отношений; характер влияния величин электролитов и ионов аммония остает­ ся аналогичным характеру влияния этих величин для более концентрированных растворов желатины. Однако вязкости растворов в случае малых концентраций жела­ тины изменяются под влиянием ПАВ незначительно. СВ-1019 также не осаждает желатины из малоконцент­ рированных растворов желатины, т. е. сохраняет свои специфические особенности, наблюдаемые в более кон­ центрированных растворах.

Втабл. 7 представлены пороговые концентрации

ПАВ для осаждения желатины из 0,5% водного раствора.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛНОТЫ ОСАЖДЕНИЯ ЖЕЛАТИНЫ ИЗ 0,23% РАСТВОРА ПОД ВЛИЯНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ ПАВ

К 0,23% раствору желатины приливают растворы ПАВ переменной концентрации, чтобы разбавление рас­ твора желатины во всех случаях было одинаковым. От­ ношение веса ПАВ к весу желатины менялось от 0,05 г до 2 г на 1 г желатины. Величина pH перед осаждением изменялась от 4,7 до 8,5. В растворы желатины добав­ лялись электролиты КВг и KNO3 в ранее указанных ко­ личествах. Осаждение проводилось в присутствии ионов аммония и без него. Температура растворов при осаж­ дении была 40° С, осадки с раствором выстаивались

137

Т а б л и ц а 7

Пороговые концентрации (г ПАВ на г желатины) для осаждения желатины из 0,5% водного раствора при различных значениях pH

полнота осаждения достигалась в случае СПС порядка 70% при величине pH смеси раствора равной 4,7. Уве­ личение осадителя во многих случаях приводит к пептизации осадка, и процент выхода уменьшается. Величи­ на pH и содержание ионов аммония не изменяют характер процесса осаждения, наблюдаемый для 0,5% раствора желатины, но пороговые концентрации возрас­ тают по сравнению с пороговыми концентрациями с 0,5% желатиновыми растворами.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛНОТЫ ОСАЖДЕНИЯ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ АММИАЧНЫХ ЭМУЛЬСИЙ С РАЗМЕРАМИ

ЭМУЛЬСИОННЫХ КРИСТАЛЛОВ dCp =0,3 мкм и dcp.= 0,7 мкм

Исходя из данных, полученных по осаждению 0,23% раствора желатины, проводилось исследование полноты осаждения твердой фазы эмульсий, получаемых аммиач­ ным методом. Исследовалось осаждение твердой фазы

Эти эмульсии предназначены для регистрации УФ-излу- чения. Концентрация желатины в объеме эмульсий пе­ ред осаждением составляла 0,23% и 0,5% соответствен­ но. Концентрация галогенидов серебра перед осаждени­ ем равнялась 4,2% и 7,7%.

осадки с растворами выстаивались в течение одного ча­ са при температуре 8° С. За это время температура рас­ твора над осадком снижалась до 12—15° С. Такой метод выстаивания осадка обеспечивает полноту осаждения с образованием мягких однородных осадков, склонных к хорошей последующей пептизации. Раствор с осадка уда­ лялся сифонированием или осторожным сливанием. Осадок промывался методом декантации, переносился на сетку, с осадка стекала вода, после чего осадки взвеши­ вались. Содержание влаги в осадках определялось весо­ вым методом; содержание галогенидов серебра методом Фольгарда. Количество общего коллоида рассчитывалось

141