Диссертация (Получение искусственных латексов с положительным зарядом частиц), страница 11

[66]Таблица 3.2(10). Используемые КПАВ с разной длиной алкильногорадикала.Название ПАВКатамин АБКатамин 1Катамин 2Азол 129Длина алкильного радикалаС8-С16С10-С18С16С8-С14Таблица 3.2(11). Распределение гомологов в алкиле катионных ПАВ.ПАВКатамин АБКатамин 1Азол 129С8–С8<0,3%С8<0,3%Распределение гомологов в алкиле, %С10С12С14С1622,5%43,5%19%11%С10С12С14С168,2%57%23%11%С10С12С14С1672%24,5%<0,3%–77С18–С18<0,5%С18–Вначале была изучена устойчивость растворов БК в водном раствореэмульгатора в зависимости от типа КПАВ. Концентрацию ПАВ выбрали наоснове литературных данных - 10 масс. ч.

на 100 масс. ч. полимера [2].Концентрацию БК в циклогексане изменяли в интервале 5-10% масс.Эмульгированиепроводилипометодике,определеннойранее,сиспользованием комбинированного диспергирования (гомогенизатор +ультразвук).Полученные результаты представлены в таблице 3.2(12).Таблица 3.2(12). Устойчивость эмульсий раствора бутилкаучука вводном растворе ПАВ в зависимости от концентрации полимера вциклогексане и длины алкильного радикала ЧАС.ПАВКонцентрация поли-5678910С10-С16 (Катамин АБ)++±±±±С10-С18 (Катамин 1)++±±±±С16 (Катамин 2)------С8-С14 (Азол 129)++----мера в растворе, % масс.Видно, что при использовании Катамина АБ и Катамина 1 наблюдаетсязначительно большая устойчивость – эмульсии растворов БК в водномрастворе ПАВ, приготовленные при 5% и 6%-ной концентрации полимера,сохраняли свою агрегативную и седиментационную устойчивость в течение72 ч. В эмульсиях, для приготовления которых использовали растворы сболее чем 6%-ной концентрацией полимера, быстро наступало отделениекрупных частиц заэмульгированного раствора полимера в верхнюю частьтары.

Данный факт можно объяснить влиянием вязкости раствора полимерана эффективность эмульгирования.5% и 6%-ные растворы БК, стабилизированные Азолом-129 такжепроявляли значительную устойчивость. Однако при использовании более78концентрированных растворов полимеров получить эмульсию не удавалось –после прекращения механического воздействия происходило практическимоментальное разделение фаз. То же явление наблюдалось и прииспользовании Катамина 2 при всех концентрациях полимера (от 5 до 10%мас.).

На основе этих данных, был сделан вывод, что при увеличениипроцентного содержания алкильных радикалов с длиной цепи С12-14,происходит повышение устойчивости эмульсий.Полученные результаты позволили рекомендовать для приготовленияводных полимерных суспензий БК в качестве эмульгатора Катамин 1 иКатамин АБ. А концентрацию полимера в растворе повышать до 6% мас. наполимер.Коллоидно-химические характеристики и РЧР искусственных латексов,приготовленных по рецептуре, приведенной в табл. 3.2(13), представлены втабл. 3.2(14) и на рис.

3.3(5).Таблица 3.2(13). Рецептура получения искусственного латекса наоснове бутилкаучукаКоличество,масс. ч.1001900200010КомпонентыБКЦиклогексанВодаПАВТаблица 3.2(14).Коллоидно-химические свойства искусственныхлатексов на основе бутилкаучука в зависимости от природы ПАВ.ПАВКатамин АБКатамин 1Dср, нм468285ζ-потенциал, мВ16,019,4Pdl0,4480,37779Коагулюм, %нетнет1)2)dср=285нмdср=468нмРис. 3.2(5).

Среднечисловые распределения частиц искусственноголатекса на основе бутилкаучука при использовании в процессе полученияПАВ: 1) Катамин АБ, 2) Катамин 1.Выбранные условия позволили получить искусственные латексы наоснове сополимера стирола с α-метилстиролом (САМ). В качестве ПАВиспользовали Катамин АБ. Рецептура приведена в табл. 3.2(15).Таблица 3.2(15). Рецептура получения искусственных латексов наоснове сополимера стирола с α-метилстиролом с положительным зарядомчастиц.КомпонентыСАМКоличество, масс. ч.100Хлороформ900Вода дистиллированная1000Катамин АБ6Таблица 3.2(16).Коллоидно-химические свойства искусственныхлатексов на основе сополимера стирола с α-метилстиролом.Параметр, ед.

измеренияВеличинаDср, нм274Pdl0,352ζ-потенциал, мВ+31Коагулюм, %нет80dср=274нмРис. 3.2(6). Среднечисловое распределение частиц искусственноголатекса на основе сополимера стирола с α-метилстиролом.Полученные искусственные латексы на основе сополимера стирола сальфа-метилстиролом характеризовались средним размером частиц порядка270 нм.

При этом значение дзета-потенциала составило +10,8 мВ.На примере искусственных латексов на основе бутадиен-стирольноготермоэластопласта было исследовано влияние концентрации ПАВ насвойства конечных полимерных суспензий. При уменьшении концентрацииПАВ, как и предполагалось, размер частиц конечной полимерной суспензииувеличивается. Свойства искусственных латексов ДСТ, полученных приразных концентрациях эмульгатора, представлены в таблице 3.2(17) и нарисунках 3.2(5) и 3.2(7-8).Видно, что уменьшение концентрации ПАВ приводит к значительномуувеличению среднего гидродинамического диаметра частиц и уменьшениюдзета-потенциала. Из рисунков видно, что фракция частиц, имеющая болеекрупный диаметр, растет, с уменьшением концентрации эмульгатора, что врезультате приводит к появлению коагулюма при отгонке растворителя,начиная с концентрации ПАВ 3% мас. в расчете на полимер.

Наблюдаемыерезультаты, видимо, связаны с ненасыщенностью адсорбционного слоячастиц молекулами ПАВ. [16]81Таблица 3.2(17).Коллоидно-химические свойства искусственныхлатексов на основе бутадиен-стирольного термоэластопласта. полученныхпри различных концентрациях ПАВ.ПАВpH6Катамин АБ3Азол 1293КонцентрацияПАВ, масс.ч.на полимер345636456Dср,нм*ζ-потенциал,мВКоагулюм,%809,0625,0456,4273,1556,4296,3303996879640,556,442,645,410,244,06,4336,540,625нетнетнет<7нет≈70<5<5* - размеры очищенной от коагулюма дисперсииdср=796нмПо числу, %dср=1279нм1009080706050403020100dср=552нмdср=1598нмdср=3644нмdср=2770нм4%5%6%Концентрация, % масс.Рис.3.2(7).Зависимостьчисловогораспределениячастицискусственного латекса на основе бутадиен-стирольного термоэластопластаот концентрации Азола 129 (рН=3)82dср=220нмdср=162нм10090По числу, %80706050403020dср=563нмdср=1385нм1003%6%Концентрация, % масс.Рис.3.2(8).Зависимостьчисловогораспределениячастицискусственного латекса на основе бутадиен-стирольного термоэластопластаот концентрации Катамина АБ (рН=3)Также было отмечено, что при рН в интервале значений от 3 до 6коллоидно-химическиесвойстваполимерныхсуспензийпрактическиодинаковы.

Это означает, что латексы могут быть получены и использованыв кислых средах в широком диапазоне рН.Для изучения влияния массового соотношения углеводородной иводной фаз на свойства латексов на основе бутилкаучука при прочих равныхусловиях были приготовлены эмульсии 5%-ных растворов БК, которыйдиспергировали в водном растворе Катамина 1. Концентрация Катамина 1составляла 10 % мас. ч. в расчете на полимер, массовое соотношениеуглеводородной и водной фаз было равно 1:1, 1,5:1, 2:1, 2,5:1. Дальнейшееувеличениемассовогосоотношенияуглеводороднойиводнойфазнецелесообразно в из-за последующего обращения фаз [55, 57].В таблице 3.2(18) приведены данные по устойчивости полученныхэмульсий за 72 ч.83Таблица 3.2(18).

Устойчивость эмульсий бутилкаучука в водномрастворе ПАВ в зависимости от массового соотношения углеводородной иводной фазСоотношение УВ/В (по массе)1:11,5:12:12,5:1Устойчивость эмульсий++++Видно, что все эмульсии сохраняли агрегативную и седиментационнуюустойчивость в течение 72 ч. Данные по коллоидно-химическим свойствамискусственных латексов на основе БК представлены на рис. 3.2(9) и в табл.3.2(19).2851)1)650dср=285нм2)dср=650нм4)3)dср=511нмdср=2015нмdср=2889нмРис. 3.2(9). Среднечисловые распределения частиц искусственноголатекса на основе бутилкаучука при использовании в процессе полученияПАВ: 1) 1:1, 2) 1,5:1, 3) 2:1, 4) 2,5:1.84Таблица 3.2(19).Коллоидно-химические свойства искусственныхлатексов на основе бутилкаучука в зависимости от массового соотношенияуглеводородной и водной фазСоотношениефаз по массеОбъемный %углеводороднойфазыDср,нмPdl1:144373,30,47719,4нет1,5:155690,90,1661,661-22:16220150,2288,952-32,5:16721070,3395,022-3ИзпредставленныхрезультатовζКоагулюм,потенциал,%мВвидно,чтоприуменьшенииконцентрации водной фазы до массового соотношения 2,5:1 при сохраненииконцентрации ПАВ в расчете на полимер, средний диаметр частицувеличивается в 6 раз, т.е.

происходит коалесценция частиц на стадииэмульгирования, при этом значение дзета-потенциала невысокое (+5 мВ). Изэтого следует, что более целесообразным является использование массовогосоотношения фаз 1:1.Известно, что повысить устойчивость полимерных суспензий можнопутем использования смеси ПАВ различной природы. В результате вмежфазном адсорбционном слое частиц обеспечивается формирование двухбарьеров стабилизации: структурно-механического и электростатического[57]. Кроме того, повышение устойчивости дисперсий достигается путемиспользования различных стабилизаторов, таких как цетиловый спирт.В качестве катионного ПАВ выбрали Азол-129.