Полиакриловые дисперсии для адгезивных и плёнкообразующих композиций, получение, свойства и применение (1090304), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Изотермы поверхностного натяжения образцов DisponilAES-60 (а) и C-10 (б) при различных температурах: 1 – 200С; 2 – 300С; 3 –400С; 4 – 600С; 5 – 800С.102Рис. 3.1.4. Зависимости поверхностного натяжения 0,1% растворовобразцов Disponil AES-60 (1) и C-10 (2) от температуры.Рис.
3.1.5. Изотермы межфазного натяжения на границе водногораствора Disponil AES-60 (1) и С-10 (2) и их смеси в соотношении 1:10 ибутилакрилата при различных температурах.Полученные результаты являются типичными для всех изученных ПАВи отличаются лишь количественными значениями.103При увеличении температуры происходит дегидратация оксиэтильныхгрупп, что приводит к повышению поверхностной активности молекул ПАВ.При этом исчезает минимум на изотерме, а минимальное значениеповерхностного натяжения достигает 10 мДж/м2. Для C-10 не наблюдаетсяэкстремального хода изотерм поверхностного натяжения во всем интервалеисследованных температур.
ККМ C-10 составил 0,002%.Изотермы поверхностного натяжения Disponil AES-60 при 200 – 600Симеют минимум при концентрации основного вещества 0,004%. Данный видизотерм характерен для смесей мицеллообразующих ПАВ, в которых один изкомпонентов (наиболее поверхностно-активный) находится в небольшомколичестве.Смесь Disponil AES-60 и C-10 сочетает свойства исходных ПАВ:введение Disponil AES-60 приводит к появлению на изотерме минимума, C10 – обеспечивает более низкие значения поверхностного натяжения притемпературах 20-400С (рис.
3.1.3). При температуре 40ºС начинаютпроисходить изменения состояния молекул ПАВ, приводящие к повышениюих способности снижать поверхностное натяжение, что, вероятно, связано спроцессом дегридратации оксиэтильных групп молекул ПАВ.Наблюдаемыеотличия,исчезающиепритемпературесинтезадисперсии, равной 80 0С, не позволяют объяснить различия в устойчивости,проявляющиеся при использовании этих эмульгаторов в полимеризации.В связи с этим было изучено влияние химического строениясульфооксиэтилированных алкилфенолов и их солей на свойства полимернойдисперсии (таблицы 3.1.4-3.1.6).Полученныерезультатыпоказывают,чтоустойчивостьПМЧвозрастает в большей степени с увеличением степени сульфатирования ПАВ,чем при уменьшении степени их оксиэтилирования.Таблица 3.1.4. Влияние степени сульфатирования оксиэтилированногои оксиэтилирования октилфенола (ОП-10) на адсорбционную насыщенностьчастиц БА-МАК полимерной дисперсии.104№п/пНаименование эмульгатораМассовая долясульфатированноговещества, %1234С-10-9С-10-17С-10-19С-10-268,817,018,525,8Концентрацияэмульгатора, при которойдостигается 100%адсорбционнаянасыщенность% мас.% мол.20,818,015,212,54,23,52,92,5Степеньадсорбционнойнасыщенности*, %20,023,124,935,5а)Таблица 3.1.5.
Влияние степени сульфатирования оксиэтилированногои оксиэтилирования октилфенола (ОП-10) на адсорбционную насыщенностьчастиц полимерной дисперсии сополимера БА-МАК (продолжение).№п/пНаименованиеэмульгатораКоличествооксиэтильныхгрупп в молекуле123С-10-19ЭП-7-18ЭП-4-191074Концентрацияэмульгатора, при которойдостигается 100%адсорбционнаянасыщенность% мас.% мол.15,216,615,2б)*- при концентрации эмульгатора 5,5%1052,94,04,8Степеньадсорбционнойнасыщенности*, %24,925,628,2Таблица 3.1.6. Влияние строения Na-солей сульфооксиэтилированныхалкилфенолов (алкил R = C8H12) на свойства сополимерной БА-МАКдисперсии. Условия полимеризации: [ПАВ] = 5,5% масс., Т = 800С,[(NH4)2S2O8] = 0.6% масс., скорость дозирования форэмульсии 200 мл/час,время дозирования 3 час, [мономеры]:[вода] = 1:0,5.№п/п123456789101112ОбозначениеСвойства эмульгатораКоличествоСтепеньоксиэтильныхсульфатигрупп врования, %молекуле(мас.)С-10-0С-10-6С-10-9С-10-11С-10-17С-10-19С-10-26С-7-10С-7-19С-7-36С-4-19С-4-261010101010101077744Свойства дисперсииМассовая Содер- РазмерВяздоляжание частиц, кость понелетучих коагумкмБруквеществ,люма,фильду,% (мас.)%Па*с(мас.)05,58,810,517,018,525,810,018,736,019,026,4Коагулюм60,568,568,769,369,269,269,569,641,438,67,00,10,10,40,1Отс.Отс.Отс.0,430,400,420,380,400,340,250,290,210,33,82,30,111,011,015,8152104200Существенное влияние строение оксиэтилированных алкилфеноловоказывает на вязкость дисперсии (рис.
3.1.6 и 3.1.7).Из приведенных данных видно, что вязкость дисперсии возрастает сувеличением степени сульфатирования и при уменьшении количестваоксиэтильных звеньев в молекуле эмульгатора. В то же время известно, чтополучение низковязких дисперсий путем снижения степени сульфатированияи увеличения количества оксиэтильных групп приводит к уменьшениюустойчивости дисперсии (противоречие). Поэтому было исследовано влияниесмеси ионогенного и неионогенного ПАВ на агрегативную устойчивость ивязкость дисперсий.Данныеооксиэтилированиявлияниистепенинатриевыхсульфатированиясолейистепенисульфооксиэтилированныхалкилфенолов, С-10 на устойчивость БА-МАК полимерных дисперсий и их106вязкостьприведенысульфатированиявтаблице3.1.6.оксиэтилированныхПриувеличенииалкилфеноловстепениустойчивостьреакционной системы в процессе полимеризации возрастает, и при степенисульфатирования С-10, равной 19% мас., реакционная система былаустойчивой(коагулюмотсутствует).Суменьшениемстепениоксиэтилирования ПАВ устойчивость реакционной системы наблюдаетсяпри меньшей степени сульфатирования, порядка 4% мас.
При этом степеньадсорбционной насыщенности поверхности латексных частиц молекуламиПАВ возрастает с увеличением содержания сульфогрупп в молекуле ПАВ ипрактически не изменяется при повышении степени оксиэтилирования ПАВ.При использовании одного неионного эмульгатора (ОП-10) или эмульгаторасмешанноготипаполиакриловые(С-10)дисперсииневозможносбылосодержаниемполучитьполимераустойчивыепорядка65%.Устойчивость ПМЧ в процессе полимеризации существенно возрастает вприсутствии смеси ионогенного и неионного ПАВ, таблица 3.1.7. Видно, чтоприиспользованиисмесиDisponilAES-60соксиэтилированнымиалкилфенолами ОП-7, ОП-10, неонол АФ 9-12, взятыми в массовомсоотношении 1/2 и 1/3 соответственно, реакционная система устойчива. Изприведённых данных видно, что изменение степени сульфатирования иоксиэтилирования ПАВ влияет и на размер ПМЧ и на вязкость полимернойдисперсии.
Из данных, приведенных на рис. 3.1.6-3.1.7, видно, что вязкостьдисперсии возрастает с увеличением степени сульфатирования ПАВ и суменьшением степени оксиэтилирования ПАВ.107250η, Па*с2001501210050300102030Степень сульфатирования оксиэтилированногоалкилфенола, % мас.40Рис. 3.1.6. Зависимость кажущейся вязкости сополимерной БА-МАКдисперсииотстепенисульфатированияаммонийнойсолиоксиэтилированного октилфенола. 1) 4 оксиэтильных групп в молекуле ПАВ;2) 7 оксиэтильных групп в молекуле ПАВ; 3) 10 оксиэтильных групп вмолекуле ПАВ.120η, Па*с10080602140200051015202530Число оксиэтильных групп в молекулеоксиэтилированного алкилфенола, % мас.Рис.
3.1.7. Зависимость кажущейся вязкости сополимерной БА-МАКдисперсииотчисласульфооксиэтилированногооксиэтильныхалкилфенола.групп1в-молекулесолиаммонийнаясольоксиэтилированного октилфенола; 2- натриевые соли оксиэтилированныхалкилфенолов (R=C8H17 – C10H21).108Таблица 3.1.7. Влияние концентрации Disponil AES-60 в смеси соксиэтилированнымиалкилфеноламинаустойчивостьполимерно-мономерных частиц и вязкость дисперсий при синтезе сополимерной БАМАК дисперсии.
Условия полимеризации: Т = 80˚С, время дозированияфорэмульсии – 3 ч., мономер:вода = 1:0,5; [ПА] = 0,6 % мас.1.2.3.4.5.6.7.Длясравнения1,01,51,01,51,01,52,06,0-4,54,54,06,0Свойства дисперсииСодержаниеполимера% мас.66,065,465,866,066,065,966,266,0-Неонол АФ9-12ОП-7ОП-10Концентрация эмульгатора,%мас.DisponilAES-60№п/п4,54,5-4,54,5-Размерчастиц,мкм0,350,460,15-Содержаниекоагулюма %мас.3,50,54,70,33,00,200,1100Содержаниемикрокоагулюма балл30-23-42301-20-Кажущаясявязкость,Па*с0,50,90,31,10,81,22,127,0-Увеличение концентрации С-10 в смеси с Disponil AES-60 от 2 до 4%мас. приводит к повышению размеров частиц полимерной дисперсии с 0,14до 0,3 мкм и как следствие к снижению вязкости полимерной дисперсии с 27Кажущаяся вязкость, Пасдо 2,5 Па·с (рис. 3.1.8, таблица 3.1.8).30252015105001234567Концентрация С-10, % масс.Рис.
3.1.8. Зависимость кажущейся вязкости сополимерной БА-МАКдисперсии от концентрации С-10 в смеси с Disponil AES-60 при общей ихконцентрации – 6% мас.109Таблица 3.1.7. Влияние концентрации ионогенного Disponil AES-60 всмеси с эмульгатором смешанного типа С-10 на устойчивость полимерномономерных частиц при синтезе сополимерной БА-МАК дисперсии. Условияполимеризации: Т = 80˚С, время дозирования форэмульсии – 3 ч.,мономер:вода = 1:0,5; [ПА] = 0,6 % мас.Концентрацияэмульгатора, %мас.1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.6,004,03,02,01,01,51,52,52,5Свойства дисперсииС-10(степеньсульфатирования17% мас.)DisponilAES-60№ п/пСодержаниенелетучихвеществ,%мас.Размерчастиц,мкмСодержаниекоагулюма,%мас.Содержаниемикрокоагулюма,балл06,02,03,04,04,03,53,52,52,565,565,164,565,065,767,066,565,665,065,20,150,280,140,210,220,270,240,250,220,210,1500,100,100,10,10,101001-0030100Полученные результаты позволили сформулировать требования к ПАВ,их составу, коллоидно-химическим свойствам для использования их вкачестве эмульгаторов при синтезе концентрированных суспензий.Эти ПАВ должны представлять собой смесь оксиэтилированныхсульфатированных ПАВ с длиной алкильного радикала 12-14, степеньюоксиэтилирования 10-12 и степенью сульфатирования 19-21.Таким образом, для получения устойчивых высококонцентрированныхнизковязких дисперсий необходимо использовать смесь ионогенногоэмульгатора с неионным, которые формируют в межфазных слоях ПМЧэлектростатический и структурно-механический факторы устойчивости.Целесообразностьтермодинамическимиданныхпоприменениярасчетами,изучениюсмесиПАВоснованнымивзаимодействияалкил(мет)акрилатами с водой.110ПАКнаибылаподтвержденаэкспериментальныхеесополимеровсПереченьобъектовисследований,отображающихмногообразие(мет)акриловых полимеров представлен в таблице 3.1.9.Таблица3.1.9.Переченьакриловых(со)полимеровииххарактеристики.№п/п123456789101112131415Состав (% мол.)КЧМ n *10 3ММпПАК42.56ПАК103.48ПАК703.26ПАК1003.50ПАК1204.69ПАК*2000МА-АК (30:70)513,65,73.00МА-АК (56:44)308,76,12.78МА-АК (82:18)118,56,12.78БА-АК (50:50)5,13.12ГА-АК (50:50)7,33.00НА-АК (50:50)5,83.26ММА-АК (30:70)487,08,03.91ММА-АК (57:43)273,09,64.85ММА-АК (83:17)97,120,04.16*- образец Carbopol, ф.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
