Диссертация (Получение искусственных латексов с положительным зарядом частиц)

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования «Московский технологический университет»На правах рукописиЯМЩИКОВА ОЛЬГА ИГОРЕВНАПОЛУЧЕНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ ЛАТЕКСОВ СПОЛОЖИТЕЛЬНЫМ ЗАРЯДОМ ЧАСТИЦСпециальность: 02.00.06 − высокомолекулярные соединения02.00.11 – коллоидная химияДиссертация на соискание ученой степеникандидата химических наукНаучный руководитель:доктор химических наук, профессорИ.А.

Грицковакандидат химических наукЕ.А. ГринфельдМосква – 2016ОглавлениеСписок сокращений ................................................................................................ 4Введение ................................................................................................................... 5ГЛАВА 1.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР................................................................. 111.1. Искусственные латексы, методология их получения и свойства. ......... 111.2 Основные типы искусственных латексов .................................................. 231.3 Бутадиен-стирольные термоэластопласты, бутилкаучук, сополимер αметилстирола со стиролом ................................................................................ 281.3.1 Бутадиен-стирольные термоэластопласты .......................................... 281.3.2 Бутилкаучук ............................................................................................ 321.3.3 Сополимер стирола и α-метилстирола ................................................

331.4. Практическое применение искусственных латексов на основедиенстирольных термоэластопластов и бутилкаучука .................................. 33ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ .................................................. 402.1 Исходные вещества ...................................................................................... 402.2. Методы исследования.................................................................................

432.2.1. Определение динамической вязкости растворов полимера ............. 432.2.2. Методы диспергирования .................................................................... 442.2.3. Удаление растворителя из полимерной дисперсии с помощьюроторного испарителя ..................................................................................... 452.2.4. Определение диаметра частиц, распределения частиц по размерам идзета-потенциала методом фотонной корреляционной спектроскопии ... 462.2.5. Определение диаметра частиц, распределения частиц по размерамметодом сканирующей электронной микроскопии.....................................

482.2.6. Определение структуры композиционных полимерных микросферметодом просвечивающей электронной микроскопии ............................... 4822.2.7. Определение сухого остатка получаемого латекса ........................... 482.2.8. Определение физико-механических свойств пленок ........................ 492.2.9 Измерение межфазного натяжения на границе раздела фаз методомВильгельми ...................................................................................................... 502.2.10. Формирование и исследование свойств ленгмюровских пленок ..

50ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ .................................................... 523.1. Получение искусственных латексов с отрицательным зарядом частиц 543.2. Получение искусственных латексов с положительным зарядом частиц...............................................................................................................................

633.3. Кремнийорганические ПАВ для стабилизации искусственныхполимерных суспензий ...................................................................................... 983.4. Применение полученных искусственных латексов .............................. 1063.4.1. Пленки .................................................................................................. 1063.4.2. Модификация битумных эмульсий ................................................... 1093.4.3. Модификация строительных составов .............................................

1173.4.4. Получение мелкодисперсного порошка сополимера стирола и αметилстирола с улучшенными диэлектрическими характеристиками ... 119ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................... 121ВЫВОДЫ .............................................................................................................

122СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................... 1233Список сокращенийПАВ – поверхностно-активное веществоДСТ – диен-стирольный термоэластопластТЭП – термоэластопластБК – бутилкаучукСАМ – сополимер стирола и α-метилстиролаГРФ – граница раздела фазКПАВ – катионное поверхностно-активное веществоКО ПАВ – кремнийорганическое поверхностно-активное веществоЦС – цетиловый спиртОЦС – оксиэтилированный цетиловый спиртЦГ – циклогексанЧАС – четвертичные аммониевые соединенияРЧР – распределение частиц по размерамММ – молекулярная массаДРС – динамическое рассеяние светаСБС – сополимер стирола и бутадиенаУЗ – ультразвукЛД – лопастной диспергаторМАС – межфазный адсорбционный слой4ВведениеАктуальность темы.Искусственными латексами принято называть полимерные суспензии,полученные эмульгированием углеводородных растворов предварительносинтезированных полимеров в водном растворе ПАВ с последующейотгонкой органического растворителя.Искусственные латексы занимают свое важное место в ряду полимерныхсуспензий, являющихся основой производства разнообразных продуктов иматериалов (пленки, покрытия, разнообразные резинотехнические изделия,модифицирующие добавки).Основные принципы получения искусственных латексов и физикохимические и технологические аспекты их переработки были изложены впатентной и научной литературе и до настоящего времени практически неизменились.Наиболее подробно было исследовано получение искусственныхлатексов, стабилизированных эмульгаторами анионного типа.

КатионныеПАВ практически не применялись из-за их ограниченного ассортимента инедостаточной устойчивости получаемых полимерных суспензий, связаннойс нехваткой систематических исследований по их производству. Поэтому донастоящего времени отечественное производство катионных искусственныхлатексов отсутствует.Тем не менее, искусственные латексы с положительным зарядом частицперспективны при получении композиций различного целевого назначения идлямодификацииматериалов,например,битумныхэмульсийистроительных смесей.Всвязисэтимсозданиеагрегативноустойчивыхкатионныхискусственных латексов остается актуальной проблемой.Цель работы: создание агрегативно устойчивых искусственныхлатексов с положительным зарядом частиц на основе бутадиен-стирольных5термоэластопластов,бутилкаучукаисополимеровметилстиролом с использованием катионныхстироласПАВ растительногоαиживотного происхождения.Для достижения поставленной цели необходимо решить следующиеосновные задачи:− Изучить коллоидно-химические свойства четвертичных аммониевыхсолей и имидазолинов растительного и животного происхождения ипоказатьцелесообразностьихприменениядляполученияискусственных латексов с высоким положительным зарядом частиц.− Определить зависимость дисперсности и устойчивости эмульсийрастворов полимеров, выбранных для исследования, и конечныхполимерныхсуспензийрастворителей,природыотусловийиихполученияконцентрацииПАВ,(подборметодовдиспергирования)− Изучитьвлияниесмесичетвертичныхаммониевыхсолейснерастворимыми в воде кремнийорганическими ПАВ и четвертичныхаммониевых солей с цетиловым спиртом, взятых в разных массовыхсоотношениях, на агрегативную устойчивость полимерных суспензий(количествокоагулюмаприудалениирастворителяиконцентрировании латекса)− Провести апробацию полученных полимерных суспензий для ихпрактического применения (пленки, модифицирующие добавки вбитумные эмульсии и строительные смеси, основа для получениявысокодисперсных полимерных порошков).Научная новизна:− Впервые в присутствии катионных ПАВ растительного и животногопроисхождения получены искусственные латексы на основе бутадиенстирольных блок-сополимеров, бутилкаучука и сополимера альфа-6метилстироласостиролом,характеризующиесяагрегативнойустойчивостью и высоким положительным зарядом частиц.− Выбраны растворители, природа и концентрация ПАВ, методыдиспергирования,определяющиедисперсностьиустойчивостьполимерных суспензий на всех стадиях получения для каждого изисследуемых полимеров.