Автореферат (1091745), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Диссертационная работа состоит извведения,обзоралитературы,экспериментальнойчасти,обсуждениярезультатов, выводов и списка литературы. Материалы диссертации изложенына 132 страницах машинописного текста, включая 57 таблиц, 77 рисунков.Список литературы содержит 112 наименований.6Во введении дано обоснование актуальности диссертационной работы исформулирована её цель.Глава 1. В Литературном обзоре рассмотрены известные методыполучения искусственных латексов, а также их основные типы и областиприменения.
Подробно рассмотрены особенности каждой стадии процессапроизводства – растворители, природа и концентрация ПАВ, условиядиспергирования раствора полимера в водном растворе ПАВ и отгонкирастворителя. Обсуждены пути практического применения искусственныхлатексов различных полимеров.Глава2.ВЭкспериментальнойчастипредставленпереченьиспользованных веществ, методов исследования полимерных суспензий дляопределения диаметров и РЧР.исследования,такиекак,Использованы современные методыфотоннаякорреляционнаяспектроскопия,электронная сканирующая микроскопия, метод вискозиметрии, измерениемежфазного натяжения на границе раздела фаз методом Вильгельми,определение физико-механических свойств пленок полимеров на разрывноймашине.Глава 3. Результаты и обсуждение3.1.
Выбор методологии получения искусственных латексов сположительным зарядом частиц.Стадииполученияискусственныхлатексовдиен-стирольныхтермоэластопластов (ДСТ) и бутилкаучука (БК) достаточно подробно описаныв литературе, однако сведения о влиянии основных параметров (природырастворителя, природы и концентрации ПАВ и способа его добавления,способов диспергирования) на каждой стадии процесса на диаметр частиц,распределение частиц по размерам (РЧР) и устойчивость полученнойполимерной дисперсии отсутствуют.7В то же время известно, что именно начальная стадия полученияискусственных латексов – эмульгирование раствора полимера в органическомрастворителе водным раствором ПАВ, в значительной степени определяетсвойства катионного латекса.
В первую очередь это касается дисперсностиэмульсии и концентрации и природы ПАВ, определяющих устойчивостьполимерной суспензии.Первая стадия получения искусственного латекса состоит в выбореприроды растворителя и концентрации полимера в нем. При этом растворыдолжны обладать относительно невысокой вязкостью при максимальновозможной концентрации полимера, что имеет большое значение при ихдальнейшем эмульгировании в водном растворе ПАВ. Эта стадия являетсяобщей при получении искусственных латексов с любым зарядом частиц.Исследования были начаты с изучения зависимости динамическойвязкости растворов полимера от его концентрации в различных растворителях(гексан, циклогексан, толуол, хлороформ и четыреххлористый углерод).Изотермы динамической вязкости растворов полимеров приведены на рис.3.1(1) и 3.1(2).4,5lg η, мПа*сРис.3.1(1).Зависимостьдинамической вязкости раствораДСТ от его концентрации вразличных растворителях: 1 –гексан, 2 – четыреххлористыйуглерод, 3 – хлороформ, 4 –циклогексан.1423,5332,5421,5104812Концентрация полимера, % мас.1683,51332,5lg η, мПа∙сРис.
3.1(2). Зависимостьдинамической вязкости растворабутилкаучука от его концентрациив различных растворителях: 1 –четыреххлористом углероде, 2 –циклогексане, 3 – толуоле, 4 –гексане.2241,510,500481216Концентрация полимера, % мас.Вязкость 10%-ого раствора полимера была наименьшей для ДСТ вциклогексане и в хлороформе, а для БК в гексане и толуоле. Для сополимерастирола с α-метилстиролом в качестве растворителя был выбран хлороформ.Эмульгирование раствора полимера в водном растворе ПАВ являетсяважным этапом получения искусственного латекса.
Литературные данные изогромного перечня ионогенных ПАВ, используемых для стабилизации частицискусственного латекса рекомендуют в качестве ПАВ калиевое мылодиспропорционированной канифоли (КМ) в виде 1%-ого водного раствора илипри синтезе его на границе раздела фаз. Для изучения свойства эмульсийраствора полимера в водном растворе КМ в зависимости от интенсивности,времени и способа диспергирования, раствор полимера эмульгировали вводном растворе ПАВ при перемешивании в два этапа: вначале магнитноймешалкойсоскоростью300об/мин,азатем,роторно-статорнымгомогенизатором и ультразвуковым диспергатором. Рецептура получениялатекса ДСТ представлена в таблице 3.1(1), а свойства эмульсий раствораполимера в водном растворе КМ - в таблице 3.1(2).Таблица 3.1(1).
Рецептура получения искусственного латекса ДСТКомпонентыДСТЦиклогексанВода дистиллированнаяКМКоличество, масс. ч.100900100069Таблица 3.1(2). Свойства эмульсий раствора полимера в водном раствореКМ в зависимости от интенсивности, времени и способа диспергирования.Время диспергирования,минСредний диаметр, нмPdIУстойчивость,минГомогенизатор (n=15000 об/мин)564500,633<51059860,536<51553090,516102041260,52015Гомогенизатор (n=18000 об/мин)556900,583<51045000,306151534600,392302034100,20560Гомогенизатор (n=22000 об/мин)539400,406201034300,374601528000,205более 1 дня2023100,175более 1 дняУльтразвук (14 кГц)59300,67060108200,662120157800,699120Ультразвук (21 кГц)58500,451120107800,71560Гомогенизатор (22000 об/мин, 10 мин) + Ультразвук (14 кГц, 5 мин)159700,491более 1 дняГомогенизатор (22000 об/мин, 15 мин) + Ультразвук (17,5 кГц, 5 мин)207600,452более 1 дняГомогенизатор (22000 об/мин, 15 мин) + Ультразвук (21 кГц, 5 мин)206900,391более 1 дняВидно, что путем комбинации механических и ультразвуковыхвоздействий возможно в широком интервале значений регулировать среднийдиаметр частиц, РЧР и устойчивость эмульсии раствора полимера в водномраствореКМ.Например,привоздействиироторно-статорнымгомогенизатором в течение 10 минут с окружной скоростью вращения ротора22000 об/мин и ультразвуковым диспергатором в течение 5 минут самплитудой колебаний 14 кГц были получены эмульсии раствора полимера вводном растворе КМ со средним диаметром порядка 970 нм, при увеличении10продолжительности механического воздействия и амплитуды ультразвуковыхколебаний, удалось снизить размеры частиц до 760 и 690 нм, то есть получитьвысокодисперсные эмульсии растворов полимера.Эти условия в дальнейшем были использованы для полученияискусственных латексов с положительным зарядом частиц.3.2.
Получение искусственных латексов с положительным зарядомчастиц.Дляполучениявысокодисперсныхполимерныхсуспензийсположительным зарядом частиц использовали катионные ПАВ (КПАВ)отечественного и импортного производства, приведенные в таблице 3.2(1).Таблица 3.2(1). Катионные ПАВ, выбранные для исследованияCH3+NCH2ClR-CH3+NCH2CH3ClR-RКатамин АБNClR-+NCH2CH3ClRO-R+CH3 ONRКатамин 2NBrCBr-N++NNRCNЦетилпиридиний бромидCH2ДиаминOCH2CH2CH2CH2 CH2 NH2C16H33Додецилтриметиламмоний бромид-Азол-139RNOR = Coco-alkyl (C12-14)-C11H23PHCH3R = C16Азол-129-Азол-138CH3R = C8 - C14OR = Coco-alkyl (C12-14)Катамин 1+PHR = C10 - C18CH3CH3 OCH3R = C10 - C16CH2O+NCH2 CH2 CCH2 CH2 NN CH2NCH2NCH3 O+NRONRCH2+ONOOPOHHN CH2NPCH3 O+-OCH2 CH2 NH2CH2 CH2 CNOOCH3 OPOON-OHR = Palm-alkyl(C14-18)OOR = Palm-alkyl(C14-18)CH2 CH2 NH2ГексааминАзол-24011ПП-222-Также применялись DINORAM SL, представляющий собой производноежирного N-алкил полипропилен диамина, и Redicote E-11 являющийся смесьюжирных четвертичных аминов.Все КПАВ, приведенные в таблице, кроме производных имидазолина,представляют собой четвертичные аммониевые соединения (ЧАС) различногостроения: алкилбензилдиметиламмоний хлорид или алкилтриметиламмонийфосфонат с различной длиной алкильной цепи, а также производныеимидазолина.
Все они получены из растительного и животного сырья иотличаются по строению гидрофильной и гидрофобной частей молекул ПАВ,и характеризуются высокими поверхностно-активными свойствами.Коллоидно-химическиесвойствавыбранныхКПАВисвойстваискусственных латексов представлены в табл. 3.2(2) и в табл.
3.2(3). Всеполимерные суспензии концентрировали упариванием в роторном испарителедо 40% масс.Таблица 3.2(2). Коллоидно-химические свойства ПАВТип ПАВσ, мДж/м2Гмакс, моль/м2Sмол, м2G, Дж·м/мольКатамин АБ11.54.7·10-63.5·10-1925.1ЦПБ15.44.2·10-63.9·10-1923.5Диамин4.06.3·10-62.6·10-1929.3Гексаамин2.56.6·10-62.5·10-1929.5Катамин 113.54.6·10-63.6·10-1923.7Видно, что все ПАВ снижают межфазное натяжение до низких значений(20-3мН/м)ихарактеризуютсявысокимиповерхностно-активнымисвойствами. Для получения искусственных латексов предварительно былоизучено влияние природы растворителя на дисперсность и устойчивостьэмульсии растворов полимеров в водных растворах катионных ПАВразличного строения при заданных условиях диспергирования.
Былопоказано, что агрегативно устойчивые высокодисперсные эмульсии растворовДСТ и БК образуются только в циклогексане, поэтому все дальнейшиеисследования проводили, используя в качестве растворителя циклогексан.12Таблица 3.2(3). Сравнительный анализ коллоидно-химических свойствискусственных латексов, полученных в присутствии катионных ПАВПАВDср, нмPdIζ-потенциал,мВКоагулюм, %цетилпиридиний бромид7300,341+24Нетдодецилтриметиламмонийбромид–––≈70DINORAM SL4600,588+44НетRedicote E-11 (сливки)10000,563+14НетДиамин–––около 20Гексаамин–––около 30Катамин АБ3000,357+44НетАзол 129800*0,521+415ПП-222–––>70Азол 2401200,281+31нетАзол 138360*0,319+345––100Азол 139–*- размеры очищенной от коагулюма дисперсииВидно, что в присутствии додецилтриметиламмоний бромида не удаетсяполучить устойчивые искусственные латексы. В присутствии остальных ПАВобразуются латексы ДСТ с относительно широким РЧР и средним размеромчастиц в интервале от 350 до 700 нм.
Наиболее высокое значение дзетапотенциала, порядка +44 мВ, было получено при использовании Динорама.Получить устойчивые полимерные суспензии в присутствии диамина,гексаамина, ПП-222, а также Азола 139, не удалось - значительная частьполимера коагулировала при удалении растворителя под вакуумом. Все этиПАВ являются либо производными имидазолина, либо имеют нетипичную дляКПАВ, разветвленную структуру гидрофильной части молекулы ПАВ и,видимо, не обладают необходимыми поверхностно-активными свойствами награнице раздела фаз полимер/водный раствор ПАВ.131)dср=190нм2)dср=350нмdср=730нмdср=690нмdср=160нм4)3)dср=1200нм5)dср=110нмdср=560нмРис. 3.2(1).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
