Диссертация (1091746), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Наиболее распространенные катионные ПАВ.Диоктадецилдиметиламмоний хлорид(DODMAC) текстильнаяТриметилкокоаммоний хлорид(МС-50)Олеилтриметиламмоний хлорид(S-50)Диметилкокобензиламмоний хлорид(MCB-80)[(CH3)2-N-(C18H17)2]+ CI−[(CH3)3-N-R]+ CI− [R=12÷14][(CH3)3-N-R]+ CI− [R=16÷20][(CH3)2-N-(R)(CH2C6H5) ]+ CI−[R=12÷14][(CH3)2-N-(R)(CH2C6H5) ]+ CI−[R=16÷20]Гидроталловдиметилбензиламмонийхлорид (HTB-75)Диметилдиалкиламмоний хлорид(DMDAAC)Триметилалкиламмоний хлорид(TMAAC)Дидецилдиметиламмоний бромид(ДДДМАБ)[(CH3)2-N-(R)2]+ CI− [R=18÷22][(CH3)3-N-R]+ CI− [R=18÷22][(CH3)2-N-(C10H21)2]+ Br−С использованием этих типов ПАВ можно получить искусственныелатексысположительнымзарядомпредставленными в таблице 3.2(3).65частицисосвойствами,Таблица 3.2(3).
Свойства некоторых искусственных латексов.Марка искусственного латексаПараметрSBS LaTex KSL 3501Butonal NX4190(tradeKorea)(BASF)63-6563-65рН (25°С)4,5-5,55,0 – 5,6Вязкость, мПа*с<2000250 - 2,000Размер частиц, мкм0,5-1< 0,1 - 10++Содержание сухоговеществаЗарядБыл проведен сравнительный анализ коллоидных свойств ПАВотечественного и импортного производства, а также искусственных латексов,полученных с их применением.Основная часть российского производства КПАВ ориентирована наполучениечетвертичныхаммониевыхсоединений(ЧАС),алкилимидазолинов, диаминов и полиаминов. ЧАС представляют собойбольшой интерес, так как обладают антикоррозионными, бактерицидными,фунгицидными и консервирующими свойствами, и нашли широкоеприменениевнефтянойпромышленности,дорожномстроительстве,пищевой отрасли и медицине, а также во многих других областях.
[64]Из высших алкилимидазолинов и амидоаминов, полученных изтехнических растительных масел синтезируют эмульгаторы, используемыепри приготовлении катионных битумных эмульсий – диамин и полиамин.Эти эмульгаторы по своим потребительским свойствам не уступают поприменению, таким аналогам, как: Dinoram SL (S), Redicot EM-44 и PoliramSL (S).Из ассортимента катионных ПАВ для исследований были выбраныэмульгаторы, приведенные в таблице 3.2(4).66Таблица 3.2(4).
Выбранные катионные ПАВ.СтранапроизводительПАВСтруктураCH3РоссияNCH2Катамин АБClR+-CH3R = C10 - C16CH3РоссияNCH2Катамин 1ClR+-CH3R = C10 - C18CH3Россия+NCH2Катамин 2ClR-CH3R = C16CH3РоссияNCH2Азол-129ClR+-CH3R = C8 - C14RO+NРоссияPCH3 OАзол-138O-HR = Coco-alkyl (C12-14)ON+NRРоссияPCH3 OO-HПП-222ONOOR = Palm-alkyl(C14-18)OONCH3 O+NRPO-HOРоссияАзол-240O+NCH3 OHOOR = Palm-alkyl(C14-18)OORРоссия+NАзол-139RCH3 OPOHR = Coco-alkyl (C12-14)67P-O-NРоссияRДиаминCNCH2CH2CH2 CH2 NH2NRCNCH2CH2CH2 CH2 CNCH2 CH2 NРоссияN CH2ГексааминCH2CH2 CH2 NH2CH2 CH2 CN CH2CH2NCH2 CH2 NH2СШАЦетилпиридиний бромидBr-N+C16H33ДодецилтриСША-BrметиламмонийC11H23+NбромидСШАDINORAM SLШвецияRedicote E-11C2H4OHR-NC2H4OHC3H6N(C3H6NH2)2R-NC3H6NH2ПАВ отечественного производства, приведенные в табл.
3.2(4),получены на основе жирных кислот растительных и животных масел, то естьна основе возобновляемых источников сырья. Они оказывают меньшеевоздействие на биосферу, без потерь в эффективности действия в качествеэмульгаторов.Коллоидно-химическиесвойствабольшинствавыбранныхдляисследований катионных ПАВ изучены и описаны в литературе. Все онихарактеризуются высокими поверхностно-активными свойствами и снижаютмежфазное натяжение до низких значений (10-3 мН/м) [62].68На рисунке 3.2(1) приведены изотермы межфазного натяжения при 25°С на границе водный раствор ПАВ/толуол для некоторых исследуемых вработе ПАВ.
В таблице 3.2(5) представлены их коллоидно-химическиесвойства, определенные при тех же условиях. [65]Рисунок 3.2(1). Изотермы межфазного натяжения при 25 °С на границеводный раствор ПАВ/толуол: 1 – цетилпиридиний бромид, 2 – Катамин 1, 3 –катамин АБ, 4 – диамин, 5 – гексаамин.Таблица 3.2(5). Коллоидно-химические характеристики некоторыхПАВ.Тип 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 113.54.6·10-63.6·10-1923.769Из данных представленных в таблице 3.2(5) видно, что исследуемыеКПАВ характеризуются высокими поверхностно-активными свойствами.Искусственные латексы с положительным зарядом частиц на основеДСТ получали в присутствии всех катионных ПАВ, представленных втабл.3.2(4).Концентрация ПАВ составляла 6% мас. в расчете на полимер,диспергирование раствора полимера в присутствии водного раствора ПАВпроводили в роторно-статорном гомогенизаторе в течение 15 минут сокружной скоростью вращения ротора 22000 об/мин и последующейультразвуковой обработкой в течение 5 минут с амплитудой колебаний 21кГц.
При получении искусственного латекса в присутствии ПАВ, у которыхпротивоионом является хлорид, рН системы доводили до 2-3 с помощьюодномолярногорастворасолянойкислоты.Рецептураполученияискусственных латексов с положительным зарядом частиц представлена втаблице 3.2(6).Таблица 3.2(6). Рецептура получения искусственных латексов наоснове бутадиен-стирольного термоэластопласта с положительным зарядомчастиц.ДСТКоличество,масс. ч.100Циклогексан900Вода дистиллированная1000КПАВ6КомпонентыИсследования по получению полимерных суспензий ДСТ были начаты сиспользованиякатионныхПАВ:цетилпиридинийбромида,додецилтриметиламмоний бромида, REDICOTE, DINORAM SL, наиболееподробно исследованных и описанных в литературе.
Свойства латексов,70полученных в их присутствии ПАВ, приведены в таблице 3.2(7) и на рисунке3.2(2).Таблица 3.2(7). Характеристики искусственных латексов на основебутадиен-стирольноготермоэластопласта,полученныхвприсутствиицетилпиридиний бромида, додецилтриметиламмоний бромида, REDICOTE,DINORAM SL0,341ζ-потенциал,мВ+23,8Коагулюм,%нет354,9*0,385+18,6≈70457,60,588+43,4нет10020,563+13,5нетПАВDср, нмPdIцетилпиридиний бромиддодецилтриметиламмонийбромидDINORAM SL727Redicote E-11 (сливки)*- размеры очищенной от коагулюма дисперсии1)2)dср=146нмdср=727нмdср=539нмdср=188нм3)dср=349нмdср=691нм4)dср=1197нмРис.
3.2(2). Среднечисловые распределения частиц искусственноголатексанаосновебутадиен-стирольноготермоэластопластаприиспользовании в процессе получения в качестве ПАВ: 1) цетилпиридиний71бромида, 2) додецилтриметиламмоний бромида, 3) DINORAM SL, 4) RedicoteE-11.Результаты проведенных исследований показывают, что в присутствиидодецилтриметиламмонийбромиданеудаетсяполучитьустойчивыеискусственные латексы.ПрииспользованииискусственныецетилпиридинийлатексыбромидахарактеризуютсяввысокойкачествеПАВустойчивостью.Полимерные суспензии имеют узкое РЧР и средний размер частиц порядка730 нм, при этом величина дзета-потенциала составляет почти +24 мВ.При использовании DINORAM SL и Redicote E-11, нашедших широкоеприменениеприизготовлениибитумныхэмульсийвдорожномстроительстве, искусственные латексы на всех стадиях получения былиагрегативно устойчивы.
Латексы, полученные в присутствии DINORAM SL,содержали две фракции частиц: 94% частиц имели размер 190 нм, и 6% – 690нм. При этом заряд поверхности частиц составлял +44 мВ.ВприсутствиисодержащиедвеRedicoteфракцииE-11частиц,такжеоднакобылиполученылатексы,отличающиесяменьшейдиcперсностью: 97% имели диаметр 350 нм, 3% - 1200 нм. Значение дзетапотенциала было значительно ниже и составило +14 мВ.Таким образом, можно сделать вывод о том, что в присутствиивыбранных для исследования ПАВ получены полимерные суспензии сразмером частиц в интервале от 350 до 700 нм и с максимальным значениемдзета-потенциала порядка +44 мВ.Полимерные суспензии в присутствии ПАВ, синтезированных на основерастительного и животного сырья, получали по той же методике.В качестве эмульгаторов применяли ПАВ типа Азол, представляющихсобой алкилбензилдиметиламмоний хлорид или алкилтриметиламмонийфосфонат с различной длиной алкильной цепи, а также производныеимидазолина.
Эти ПАВ отличаются строением гидрофильной и гидрофобной72частей молекул ПАВ, но, согласно литературным данным, обладаютвысокими поверхностно-активными свойствами [64]. Свойства латексов,полученных в их присутствии, приведены в таблице 3.2(8) и на рисунке3.2(3).Таблица 3.2(8). Характеристики искусственных латексов на основебутадиен-стирольноготермоэластопласта,полученныхвприсутствиикатионных ПАВ природного происхожденияПАВDср, нмPdIДиаминГексаамин3586*0,344ζпотенциал,мВ+50,113040,634+60,2около 20около 30Катамин АБ2960,357+44,0нетАзол 1297960,821+40,6<3ПП-2224324*0,011+37,7>70Азол 2401200,281+31,3нетАзол 138Азол 139359-0,319-+33,8-<3100Коагулюм, %* - размеры очищенной от коагулюма дисперсииИзпредставленныхданныхвидно,чтополучитьустойчивыеполимерные суспензии в присутствии диамина, гексаамина, ПП-222, а такжеАзола 139, не удается.
Все эти типы ПАВ являются либо производнымиимидазолина, либо имеют строение ЧАС с двумя длинными алкильнымирадикалами, то есть имеют нетипичную для КПАВ, разветвленную структуругидрофильной части молекулы ПАВ. По-видимому, они не обладаютнеобходимымиповерхностно-активнымисвойствамидляобеспеченияустойчивости образующейся дисперсии полимера.Агрегативно устойчивые высокодисперсные полимерные суспензиибыли получены при использовании четвертичных аммониевых соединений,содержащих алкильные радикалы с длиной цепи от С8-С14 до С10-С16.
Анализдисперсного состава латексов ДСТ, полученных в присутствии этих ПАВ,показал, что они содержат два набора частиц: с размерами 162 нм (96%) и73563 нм (4%) при использовании Катамина АБ; 146 нм (90%) и 430 нм (10%) вслучае Азола 138; - или одну фракцию частиц: 108 нм при использованииАзола 240; 800 нм в случае Азола 129, - и характеризуются значением дзетапотенциала в интервале +30-(+45) мВ (рис.
3.2(4)).Таблица 3.2(9). РЧР искусственных латексов на основе бутадиенстирольного термоэластопласта, полученных в присутствии отечественныхкатионных ПАВ различной природыДиаминГексааминКатамин АБАзол 129Размер, Среднее Размер, Среднее Размер, Среднее Размер, Среднеенмчисло,нмчисло, %нмчисло,нмчисло,%%%531,23,4955,40,091,280,0615,114,5615,124,6110623,1105,73,9712,435,2712,441,8128148,1122,415,0825,029,5825,023,2148426,9141,824,8955,412,7955,42,617181,9164,224,211065,211060,019900,0190,116,412811,712810,0220,28,214840,414840,0255,02,71718199023052669309135804145480155600,00,10,61,11,30,90,40,10,0295,3342,0396,1458,7531,2615,1712,4825,0955,4740,50,10,50,91,00,90,70,30,0Таблица 3.2(9)-продолжение. РЧР искусственных латексов на основебутадиен-стирольноготермоэластопласта,полученныхвприсутствииотечественных катионных ПАВ различной природыПП-222Азол 240Азол 138Размер, Среднее Размер, Среднее Размер, Среднеенмчисло,нмчисло,нмчисло,%%%30911,091,2822,4105,76,0358017,4105,747,3122,420,2414540,4122,427,5141,827,3480132,6141,82,5164,219,455608,6164,20,0190,17,9190,10,0220,21,5220,20,0255,00,4255,00,0295,31,7295,30,0342,03,4342,00,0396,14,2396,10,0458,73,7458,70,0531,22,5531,20,0615,11,3615,10,0712,40,5712,40,0825,00,1825,00,1955,40,111060,1752)1)dср=1304нмdср=715нмdср=3065нмdср=162нм3)4)dср=796нмdср=563нм5)dср=108нм6)dср=4372нмdср=146нм7)dср=432нмРис.
3.2(4). Числовые распределения частиц искусственного латекса наоснове бутадиен-стирольного термоэластопласта при использовании впроцессе получения в качестве ПАВ: 1) диамина, 2) гексаамина, 3) КатаминаАБ, 4) Азола 129, 5) ПП-222, 6) Азола 240, 7) Азола 138.76Таким образом, при использовании Катамина АБ и Азола-129 былиполучены наиболее высокодисперсные полимерные суспензии с диаметрамичастиц порядка 300-800 нм. Это соизмеримо с размерами частицискусственных латексов на основе ДСТ, полученных с использованием ранеевыбранных ПАВ. Значение дзета-потенциала было таким же и составлялопорядка +40-44 мВ. То есть, при использовании ПАВ, синтезированных какпри использовании растительного и животного сырья, так и на основесинтетическихвеществ,можнополучитьискусственныелатексы,характеризующиеся аналогичными коллоидно-химическими свойствами.На примере получения искусственного латекса на основе бутилкаучукав присутствии специально синтезированных четвертичных аммониевыхсоединений (ЧАС) - хлоридов алкилдиметилбензиламмония с разнымпроцентным содержанием длин алкильного радикала (от С8 до С18)(табл.3.2(10)), было показано, что коллоидно-химические свойства конечнойполимерной суспензии зависят от соотношения длин углеводородныхрадикалов в молекуле КПАВ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
