Полиакриловые дисперсии для адгезивных и плёнкообразующих композиций, получение, свойства и применение (1090304), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Влияние способа проведения полимеризации насвойства дисперсии сополимера БА-МАК ([Disponil AES-60]:[C-10] = 1.5:3.5,17016015010545351,52,53,05,017,50,270,260,240,200,170001,62,4-Микрогели, %мас.66,065,866,065,765,765,0Коагулюм, % мас.Динамическаявязкость, η, Па*с(γ=10 об/мин)8282838595Свойства дисперсииДср,мкмСухой остаток, %мас.136170225340680ОдноразоваязагрузкаВремя достижениямаксимальнойтемпературы, мин543210Мах. t в реакторе, 0С123456Скоростьдозирования форэмульсии, мл/ч№п/пВремя дозированияфорэмульсии, час[эмульгатор] = 5% масс., Т = 800С).00022-32-3>100Видно, что при дозировании мономеров в течение одного часаконцентрация мономера в реакционной системе достигает 70% (рис.
3.1.18).Было изучено влияние температуры полимеризации на свойстваполиакриловой дисперсии (таблица 3.1.11).Таблица 3.1.11. Влияние температуры полимеризации на свойствадисперсии сополимера БА-МАК, полученной в присутствии эмульгаторовDisponil AES-60 и С-10 ([Эмульгатор] = 5,0 % масс.; способ подачимономеров: дозирование форэмульсии 200 мл/час (3 часа)).№п/п1234Температураполимеризации ,0С80859095Свойства дисперсииСодержаниенелетучихвеществ, %69,066,071,164,0η, Па*сСодержаниекоагулюма, %0,22,54,75,90,050,11,27,0Содержаниемикрогелей,балл002-34-5С увеличением температуры наблюдается заметное увеличениесодержаниякоагулюмаимикрогелей.полимеризации не должна превышать 85 °С.122Показано,чтотемператураПолученныерезультатыпозволилиоптимизироватьусловияпроведения процесса сополимеризации.
Свойства дисперсий и клеевприведены в таблице 3.1.12.Таблица 3.1.12. Статистические данные по свойствам дисперсиисополимера БА-МАК (Т=800С, Эмульгатор: Disponil AES-60:C-10 = 1.5:3.5,[эмульгатор] = 5% масс., скорость дозирования форэмульсии 200 мл/час).№п/п12345678НаименованиепоказателейНормаВнешний видМассовая долянелетучих веществ,%Вязкость поБрукфильду, Па*сСодержание ост.мономера, %Содержаниекоагулюма, %-Размер частиц, мкмСодержаниемикрокоагулюма,балПрочность приотслаивании, кН/м,не менее№ опыта12345678Однородная молочно-белая жидкость6568,068,269,470,766,266,469,368,169,02,02,01,61,60,41,41,42,01,42,50,1------0,1-0,1100,100,10,70,90,10,20,6-0,420,400,340,390,290,400,400,460,411-20221-21-2211-210,40,740,820,890,440,430,450,670,590,53Согласно техническим условиям на бутилакрилат в нем содержитсяингибитормономерап-метоксифенол.отингибитораДлябыловыясненияизученонеобходимостиеговлияниенаочисткисвойстваполибутилметакриловой дисперсии (таблица 3.1.13).Из результатов, приведенных в таблице 3.1.13, видно, что сувеличением концентрации ингибитора, п-метоксифенола в бутилакрилате,агрегативная устойчивость полимерных частиц снижается.
Так, содержаниекоагулюма увеличивается с 0 до 4,3 % (масс.), а микрокоагулюма с 1-2 до 7баллов при повышении содержания ингибитора в 9 раз.1239Таблицаобразование3.1.13.Влияниекоагулюмаиконцентрациип-метоксифеноламикрокоагулюмапринасинтезеполибутилметакриловой дисперсии. Содержание стабилизаторов: [DisponilAES-60] = 1,5 % (масс.); [ОП-10] = 4,5% (масс.); [ПА] = 0,6% (масс.).№Содержание п-метоксифенолап/пв бутилакрилате, *ppm(техн.)(очищ.)Свойства дисперсии Латакрил БМ-65СодержаниеСодержаниекоагулюма, %микрокоагулюма, балл113--1,702-3213--0,144-5313--3,202-34-2-0,201-25-2-01-26--184,307Примечание: *- по ТУ массовая доля п-метоксифенола в бутилакрилатесоставляет 15±5 ppm.Полученныерезультатыпоказываютнеобходимостьочисткимономеров от ингибитора при производстве полимерной дисперсии,характеризующейсявысокимипотребительскимикачествами.Необходимость очистки мономера от ингибитора диктуется и самимспособом проведения полимеризации-непрерывным дозированием мономерав процессе полимеризации.
Снижение устойчивости реакционной системы вприсутствии ингибитора видимо связана с увеличением концентрациимономера во время индукционного периода и увеличением числа ПМЧ приинициировании полимеризации в них после него.3.1.1 Реологические свойства полиакриловых дисперсийДо последнего времени недостаточное внимание уделялось комплекснойоценке влияния реологических параметров реакционной системы (вязкость,предел тякучести) на свойства синтезируемых полиакриловых дисперсий. В124связи с этим были проведены исследования зависимости скорости теченияэмульсионной системы от сдвиговых напряжений в широком диапазонезначений и были построены полные реологические кривые исследуемых систем.Эти данные позволили определить не только технические характеристикиоборудованияпоперекачкедисперсии,новыполнитьтребования,предъявляемые к наносимой пленке, обеспечивающие ее однородность посленанесения на основу.
Эти требования связаны с необходимостью избежатьтечение пленки в гравитационном поле. Такое «стекание» материала пленкиможет привести к возникновению неоднородности по ее толщине. Актуальностьпредотвращения этого процесса обусловлено применением высокоскоростногооборудования, в котором обрабатываемая поверхность, например, ленточныйматериал, движется со скоростью более 50 м/мин как в горизонтальном, так и ввертикальном направлении.В целях детального рассмотрения факторов, влияющих на изменениевязкости системы, были проведены исследования зависимости скороститечения эмульсионной системы от сдвиговых напряжений в широкомдиапазоне значении были построены полные реологические кривыеисследуемых систем.При исследовании вязкости дисперсии при одной выбранной скороститечения было отмечено, что скорость введения в реакционную системуфорэмульсии влияет на реологические параметры получаемой дисперсии.Дляпроверкиданногонаблюдениябылипроведеныопыты,отличающиеся временем добавления форэмульсии в реактор: 1 – 480 минут, 2 –360 минут, 3 – 300 минут, 4 – 240 минут, 5 – 40 минут.На рис.
3.1.1.1 (а, б) представлены: зависимость напряжения сдвига (τ) иэффективной вязкости (η) от скорости сдвига (γ) для полимерных дисперсий(образцы 1-5).125а)б)Рис. 3.1.1.1. Зависимость напряжения сдвига τ (а) и эффективнойвязкости η (б) от скорости сдвига (Gp) для полимерных дисперсийсополимера БА-МАК отличающихся временем добавления форэмульсии вреактор.
1 – 480 мин., 2 – 360 мин., 3 – 300 мин.. 4 – 240 мин., 5 – 40 мин.Характер кривых течения позволяет отнести исследованые системы кжидкообразным, характеризующиеся вязкопластичным поведением.Такого типа жидкообразные системы обладают свойствами идеальноупруго-хрупких тел по отношению к силовым воздействиям, время которыхзначительно меньше периода истинной релаксации. В данных системахустанавливается стационарное течение при любом постоянном напряжении126сдвига, время действия которого превышает периоды релаксации.Кривые течения состоят из двух участков. Первый участок, лежащий вдиапазоне скоростей сдвига γ от 1·10-5 до 2·10-3с-1, соответствуетпсевдопластическому течению.Для систем 1, 2 и 5 второй участок, лежащий в области скоростей сдвигаγвыше 2·10-3 с-1, соответствует неньютоновскому течению системы ихарактеризуется неньютоновской вязкостью, ηm, независящей от скоростисдвига γ.
Такое поведение систем описывается моделью Кросса.Для систем 3 и 4 наблюдается резкое возрастание скорости сдвига принезначительном увеличении напряжения сдвига τ. В последнем случае, в обьемеобразца, подвергающегося реологическим испытаниям, возникают плоскостискольжения, параллельные поверхностям измерительной ячейки. Вероятно, всистемах 3 и 4 происходит выделение водной фазы при агрегировании частиц впотоке.
Образующаяся «слоистая» структура обеспечивает значительноеувеличение скорости сдвига при небольшом возрастании прилагаемой нагрузкиблагодаря резкому снижению вязкости в выделившейся водной фазе. Прискорости сдвига более 100 с-1 для образца 5 наблюдается снижение значенийнапряжения сдвига при увеличении скорости сдвига.
В этих условиях материалобразца 5, как и для образцов 2 и 5, только при меньших скоростях сдвига,претерпевает изменение структуры. Происходит коагуляция или флокуляцияполимерных частиц в потоке и выделение водной фазы, причем данныеизменения приводят к образованию слоистой структуры, где слои, состоящие изкоагулированных полимерных частиц, разделены слоями водной фазы.Образовавшаяся водная фаза определяет возможность формирования плоскостискольжениямеждусоседнимислоями,представляющимисобойвысококонцентрированные дисперсии полимерных частиц.Таким образом, образцы 1-5 представляют собой системы, в которых прималых скоростях сдвига реологические свойства определяются трехмернойсеткой коагуляционной структуры, образованной полимерными частицами.
Приувеличении скорости сдвига происходит ее разрушение (образцы 1, 2 и 5), приэтом система характеризуется неньютоновским течением или происходит127коагуляция полимерных частиц, сопровождаемая выделением водной фазы(образцы 3 и 4).Реологические параметры объекта, представляющего собой дисперсиюполимерных частиц в водном растворе поверхностно-активного вещества,определяются размером полимерных частиц (распределение частиц поразмерам), объемной долей полимерной фазы и силами взаимодействиямежду частицами. В водных растворах ПАВ образуются мицеллы различнойморфологии, зависящей от концентрации вещества, рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
