Полиакриловые дисперсии для адгезивных и плёнкообразующих композиций, получение, свойства и применение, страница 10

Состав и свойства использованных полимерных ПАВ.№п/пНазваниеХимическая формулаОбозначениеМономерный составСвойстваПроизводитель12345671Гипан-(СН2-СН)n-(CH2-CH)m--(CH2-CH)k|||CNCONH2СООНгипанАкрилонитрил АкриламидАкриловая кислотаЗАО «ЗаводОргсинтез Ока»,г. Дзержинск,РФ, ТУ 6-01166-892ПоливиниловыйспиртПВС 16/1Виниловый спирт – 99%(масс.)Винилацетат – 1 % (масс.)ПВС 20/4Виниловый спирт – 96,3%(масс.)Винилацетат – 3,7 % (масс.)Динамическая вязкость1%-ноговодногорастворагипана при(20±0,1)0С10-22 мПаДинамическая вязкость4%-ноговодногораствораполимера16 ПзДинамическая вязкость4%-ноговодногораствораполимера20 Пз-(CH2-CH)n|OH58ОАО«Невинномысский Азот», г.Невинномысск,РФ, ГОСТ10779-78ФГУП «НИИполимеров», г.Дзержинск, РФ,по методикеработы [2]132СополимерАМПСКММА3-(CH2- CH)n-(CH2-CH)m||C=OCOOCH3|NH(CH3)2-CH2SO3H4ПВС 18/105Виниловый спирт – 90% (масс.)Винилацетат – 10 % (масс.)ПВС 20/12Виниловый спирт – 88% (масс.)Винилацетат – 12 % (масс.)АМПСК-ММА25/0,712-акриламидо-2метилпропансульфокислота-75 % (масс.)метилметакрилат – 25 % (масс.)АМПСК-ММА25/1,562-акриламидо-2метилпропансульфокислота-75 % (масс.)метилметакрилат – 25 % (масс.)АМПСК-ММА25/2,02-акриламидо-2метилпропансульфокислота-75 % (масс.)метилметакрилат – 25 % (масс.)596Динамическая вязкость4%-ноговодногораствораполимера18 ПзДинамическая вязкость4%-ногораствораполимера20 ПзУдельнаявязкость 1%ногораствораполимера вДМФА 0,71Удельнаявязкость 1%ногораствораполимера вДМФА 1.56Удельнаявязкость 1%ногораствораполимера вДМФА 2,07ФГУП «НИИполимеров», г.Дзержинск, РФ,по методикеработы [2]ФГУП «НИИполимеров», г.Дзержинск, РФ,по методикеработы [2]ФГУП «НИИполимеров», г.Дзержинск, РФ,по методикеработы [3]ФГУП «НИИполимеров», г.Дзержинск, РФ,по методикеработы [3]ФГУП «НИИполимеров», г.Дзержинск, РФ,по методикеработы [3]124ПАМПСК3-(CH2- CH)n|C=O|NH(CH3)2-CH2SO3H4АМПСК-ММА50/0,652-акриламидо-2метилпропансульфокислота -50% (масс.)метилметакрилат – 50 % (масс.)ПАМПСК2-акриламидо-2метилпропансульфокислота-100 % (масс.)606Удельнаявязкость 1%ногораствораполимера вДМФА 0.6Удельнаявязкость 1%ногораствораполимера вДМФА 1,27ФГУП «НИИполимеров», г.Дзержинск, РФ,по методикеработы [3]ФГУП «НИИполимеров», г.Дзержинск, РФ,по методикеработы [3]2.2.

Методы исследования2.2.1. Метод квазиупругого рассеяния лазерного светаМетод квазиупругого рассеяния лазерного света [4, 5] позволяетбыстроиточноопределятьпредельноезначениекоэффициентатрансляционной диффузии макромолекулярных частиц Dt0 , которую можноиспользовать для определения структурных особенностей растворенныхмакромолекул в сочетании с данными независимых термодинамических илигидродинамических измерений.В работе измерения методом квазиупругого рассеяния лазерного светапроводили на фотометре рассеянного света КМХ-6/ДС «Milton Roy» игониометре SP-81 ALV с источником света He–Ne лазер, длина волны светаγ= 633 нм.

Автокорреляционную функцию флуктуаций интенсивностирассеянного света определяли с помощью цифрового коррелометра «1096Flangley Ford».Используяполученныезначениякоэффициентатрансляционнойдиффузии частиц рассчитывали их средний гидродинамический радиус R впредположении,чтоэтичастицыимеютсферическуюформу,т.е.справедливо уравнение Стокса:Rk T.6      Dt0где η – вязкость дисперсной фазы, Па.с;Dt0 – коэффициент трансляционной диффузии частиц;k – постоянная Больцмана;Т – температура.Рассеяние света любым веществом происходит из-за возникающихмикроскопических тепловых флуктуаций показателя преломления  n (r, t ) . Врастворах высокомолекулярных соединений основной вклад в  n (r, t ) даютфлуктуации концентраций компонентов  C (r, t ) , обусловленные броуновскимдвижением. В обычной схеме опыта интенсивность рассеянного светапропорциональна среднему значению квадрата флуктуации показателя61преломления среды.

Разность интенсивностей света, рассеянного раствороми растворителем, поэтому пропорциональна среднему значению квадратафлуктуации концентрации растворенного вещества.Экспериментальноопределяетсяавтокорреляционнаяфункцияинтенсивности рассеянного света:Gr  i  ( ) i (t   )  ,описывающая динамическое поведение интенсивности рассеянногосвета(i)определяемойдинамикойрассеивающихцентров,т.е.характеристическую связь величины i в момент времени t с ее величиной дляболее позднего момента времени (t + τ). Используя Gr можно рассчитать Dt0 .Значения радиуса R рассеивающей свет частицы, определенныеметодом квазиупругого рассеяния лазерного света, как правило, на несколькопроцентов больше, чем значения радиусов, полученные другими методами.Это происходит потому, что, во-первых, внешняя поверхность полимераможет быть покрыта одним или более мономолекулярными слоями молекулрастворителя, что может давать отклонение 3 – 6 Å.

Во-вторых, различие сданными электронной микроскопии обусловлено возможной деформациейчастиц в процессе приготовления образца для этого метода. В-третьих, методквазиупругого рассеяния лазерного света позволяет определять радиусчастиц с большой точностью, а ошибка в расчете R может возникать прииспользовании уравнения Стокса для систем с анизаметричными частицами.2.2.2. Метод ВильгельмиДля определения поверхностного и межфазного (на границе снеполярной жидкостью) натяжения водных растворов ПАВ использовалиметод Вильгельми [183, 184]. Метод основан на определении силывтягиваниястекляннойилиплатиновойпластинки,обусловленнойповерхностным (межфазным) натяжением водного раствора на границе снеполярной жидкостью.

Противодействует втягиванию сила Архимеда и62противовес весов, на коромысле которых подвешена пластинка. С учетомсилы тяжести:ПCos  + mвg = Р + Vgгде:  – поверхностное (межфазное) натяжение, мДж/м2;П = 2(l + d) – периметр смачивания пластинки, м; – угол смачивания;V = hld – объем части пластинки, погруженной в жидкость(водный раствор), м3;Р = mжg – сила втягивания пластинки, Н;mв – масса пластинки, полностью погруженной в неполярнуюжидкость, кг;mж – масса пластинки, измеренная после втягивания в исследуемуюжидкость (водный раствор), кг; – плотность исследуемой жидкости, кг/м3;h, l, d – высота, длина и толщина погруженной в жидкость (водныйраствор) пластинки, м;g – ускорение свободного падения, 9.81 м/с2.При определении межфазного натяжения водных растворов на границес неполярной жидкостью измерения проводили следующим образом.Первоначально помещали неполярную жидкость в кювету.

Тонкуюстеклянную пластинку с отполированными гранями (строго прямоугольнойформы) подвешивали на электронных весах так, чтобы она была полностьюпогружена в неполярную жидкость, и определяли массу (mв) пластинки внеполярной жидкости. Затем в кювету вводили исследуемый водный растворпод неполярную жидкость (плотность водного раствора больше плотностинеполярной жидкости) фиксированного объема до соприкосновения спластинкой и измеряли массу (mж) пластинки после втягивания в водныйраствор.Глубина (h) погружения пластинки в водный раствор была практически63одинакова во всех случаях.

При условии полного смачивания ( = 0)величина поверхностного (межфазного) натяжения вычисляется по формуле(mж  mв )    h  l  dg2(l  d )Ширина и толщина используемой пластинки равны l = 2.3310–2 м, d =1.7510-4 м, глубина погружения h = 110–3 м. Принимали, что для водногораствора   1000 кг/м3, тогда hld  410–6 кг. Таким образом, слагаемымhld в формуле можно пренебречь по сравнению с массой пластинки.Поверхностное (межфазное) натяжение рассчитывали по формулеИспользуя(mж  mв )g2(l  d )стандартнуюжидкостьсизвестнойвеличинойповерхностного натяжения (бидистиллированную воду), определяли исследуемого раствора по формуле  0где:0, mж  mвmж 0  mвповерхностное-(межфазное)натяжениебидистиллированной воды и исследуемого раствора, соответственно,мДж/м2;mв – масса пластинки в неполярной жидкости, кг;mж0,mж–массапластинки,частичнопогруженнойвбидистиллированную воду и в исследуемый раствор на границе с неполярнойжидкостью, соответственно, кг.Измерениевеличиныповерхностного(межфазного)натяженияисследуемого раствора проводилось не менее трех раз.

Определялидоверительный интервал [7] величины поверхностного натяжения. Средняяотносительная погрешность составляла не более 3 % при доверительнойвероятности 0.95.2.2.3. Метод инфракрасной спектроскопииДляисследованиязависимости64химическогостроениясинтезированногополимераотегогранулометрическогосоставаиспользовали метод инфракрасной спектроскопии (ИКС).ИК-спектры органической фазы регистрировали двухлучевым ИКспектрометром ИКС-40 в диапазоне волновых чисел 400 – 4000 см–1 сразрешением 2.0 см–1 в кювете толщиной 0.105 мм с окнами из KBr прикомнатной температуре.2.2.4.

Определение реологических параметров межфазныхадсорбционных слоевПоставленную в работе задачу по исследованию реологическихпараметровмежфазныхадсорбционныхвода/углеводородпроводилипредставляющимсобойМетодическоеопределенияинаприбореэластовискозиметрматематическоедвумерныхслоевнаразделаРебиндера-Трапезникова,понкихобеспечениереологическихграницепленок[183].экспериментальногопараметровтонкихпленокразработанны в трудах Ребиндера [163-165].ПриборРебиндера-Трапезниковапозволяетсоздаватьсдвиговыенапряжения  в системе путем закручиванием верхнего конца вольфрамовойнити при помощи крутильной головки. В этих условиях, напряжения сдига,передаваемые МАС (  ) пропорциональны углу закручивания нити. Дляопределение угла закручивания упругой вольфрамовой нити под действиемприлагаемой нагрузки на использованной экспериментальной установкепроизводится прецизионным измерительным устройством, состоящим изосветителя, оптической системы и шкалы.

Шкала, по которой отмечаютсяуглы смещения реперных точек исследуемого обьекта, калибруются вугловых градусах в результате проведения предварительных экспериментов.Измерение реологических параметров МАС в рамках выполняемойработы производили при различных временах старения слоя, то есть приразличных интервалах времени, прошедших с момента формированияграницы раздела фаз до момента начала реологических испытанийсформированного МАС.65Предварительныеисследованияпоказали,чтодлявыполненияпоставленной задачи данной научно-исследовательской работы необходимоиспользовать метод постепенно возрастающей нагрузки.