Свойства композиций на основе эмульсионных каучуков, содержащих анизотропные добавки (стр. 10 )

Y = 62,17 + 31,37.x1 – 1,13.x2 – 1,08.x3 + 0,37.x1.x2 + 0,47.x2.x3

Пригодность математической модели для описания изучаемого объекта проверяли с помощью критерия Фишера. Определяли дисперсию адекватности S2ад. = 0,125.

Таблица 13

Матрица планирования полного факторного эксперимента

№	x1	x2	x3	yср.
1	1,0	2,0	2,0	34,1
2	4,0	2,0	2,0	95,6
3	1,0	80,0	2,0	29,9
4	4,0	80,0	2,0	93,4
5	1,0	2,0	45,0	30,5
6	4,0	2,0	45,0	95,6
7	1,0	80,0	45,0	28,7
8	4,0	80,0	45,0	92,2

Примечание: x1 – расход ПДМДААХ, кг/т каучука

x2 – температура коагуляции, оС

x3 – концентрация водного раствора ПДМДААХ, %.

yср. - функция отклика, выход крошки каучука, % .

Отношение дисперсии адекватности к дисперсии воспроизводимости равно 0,58 , что меньше критерия Фишера, который составляет 4,5. Следовательно, полученная модель адекватна.

В натуральных значениях факторов уравнение имеет вид:

Y = 13,44 + 20,65 .V1 – 0,058 .V2 – 0,073 .V3 + 0,0063 .V1 .V2 + 0,00056 .V2 .V3

Из полученных уравнений следует, что наибольшее влияние на процесс выделения каучука из латекса оказывает первый фактор – расход коагулянта ПДМДААХ. С увеличением его расхода количественный выход крошки каучука возрастает и при введении ~ 4,0 кг/ т каучука достигает 93,5 % , что означает полное выделение каучука из латекса. Второй и третий факторы (температура коагуляции и концентрация водного раствора катионного полиэлектролита) не оказывают существенного влияния на процесс коагуляции.

Парные взаимодействия факторов оказывают еще более слабое влияние на образование крошки каучука.

Выходная величина равна 62,17 % , если все факторы зафиксированы на основном уровне, то есть расход ПДМДААХ составляет 2,5 кг/т каучука, температура коагуляции 41 оС, концентрация водного раствора ПДМДААХ 45 % .

3.5 Применение сополимера диметилдиаллиламмоний хлорида с

оксидом серы для выдедения каучуков из латексов

Несомненный научный и практический интерес представляют сополимеры на основе ДМДААХ.

Перспективными в этом плане может быть сополимер ДМДААХ, в частности с оксидом серы (IV) (CДМДААХОC) – ВПК-10. Исходный водный раствор CПДМДААХОC - вязкотеку­чая жидкость желтого цвета, имеющая кислую реакцию среды.

Проведенные экспериментальные исследования по влиянию расхо­да CДМДААХОC на процесс выделения каучука СКС-30 АРК из латекса показали, что выход образующейся крошки каучука закономерно возрастает с увеличением количества вводимого CДМДААХОC (табл. 14). Полноту коагуляции латекса СКС-30 АРК достигали при расходе CДМДААХОC 18-20 кг/т каучука без введения подкисляющего агента. Установлено, что при по­ниженных добавках флокулянта существенное влияние на полноту выделения каучука из латекса оказывают дозировки серной кислоты.

Таблица 14

Влияние содержания CДМДААХОC на полноту выделения каучука из латекса

Расход CДМДААХОC, кг/т каучука	Выход крошки каучука, % при концентрации водного раствора CДМДААХОC, %
42,8	29,3	13,5	1,8
1,0 2,0 3,0 4,0 5,0	32,0 69,0 97,0 100 98,0	40,0 71,0 97,5 100 99,0	41,0 70,0 98,0 100,0 99,0	43,0 74,0 98,0 100 99,0

Примечание: расход серной кислоты – 12 кг/т каучука,

температура коагуляции 60 оС,

концентрация дисперсной фазы 20,7 %

Так, при расходе CДМДААХОC 9,0 кг/т каучука полноту выделения каучука из латекса дос­тигали при добавлении серной кислоты в количестве 8,0 кг/т каучука. При введении CДМДААХОC в количестве 4,0 кг/т каучука полноту коагуляции достигали при расходе серной кислоты 12 кг/т каучука.

При этом необходимо отметить, что чем меньше расход серной кислоты, тем больше мелкодисперсной крошки в коагулируемом объеме. Следовательно, с целью снижения содержания мелкодисперсной крошки расход серной кислоты необходимо выдерживать не менее 8,0 кг/т каучука.

С практической точки зрения важно оценить влияние концентрации дисперсной фазы при применении CДМДААХОC в технологии выделения каучука из латекса. Установлено, что снижение концентрации дисперсной фазы с 20,7 до 10,4 % не оказывает существенного влияния на расход катионного полиэлектролита, необходимого для полного выделения каучука из латекса. Это является важным с практической точки зрения, так как концентрация дисперсной фазы в реальных промышленных условиях может изменяться в широких пределах (табл. 15).

Таблица 15

Влияние концентрации дисперсной фазы на полноту выделения каучука из латекса

Расход CДМДААХОC, кг/т каучука	Выход крошки каучука, % при концентрации дисперсной фазы, %
10,4	13,7	18,3	22,1
1,0 2,0 3,0 4,0 5,0	36,0 69,0 87,0 100,0 93,0	40,0 69,0 88,0 100,0 94,0	41,0 70,0 88,0 100,0 96,0	43,0 74,0 88,0 100,0 97,0

Примечание: расход серной кислоты – 12 кг/т каучука,

температура коагуляции 60 оС,

концентрация CДМДААХОC, - 1,8 %

Влияние температуры на процесс выделения каучука из латекса при использовании в качестве коагулирующего агента CДМДААХОC было незначительно, как и в случае применения ПДМДААХ (табл. 16).

Взаимодействие CДМДААХОC с мылами карбоновых и сульфокислот может быть представлено в следующем виде:

Таблица 16

Влияние температуры на полноту выделения каучука из латекса

Расход CДМДААХОC, кг/т каучука	Выход крошки каучука, % при температуре коагуляции, оС
2	20	40	60	80
1,0 2,0 3,0 4,0 5,0	50,0 78,0 100 100 99,0	45,0 73,0 100 100 99,0	43,0 72,0 99,0 100 98,5	43,0 73,0 98,0 100 98,0	41,0 72,0 98,0 100 97,0

Примечание: расход серной кислоты – 12 кг/т каучука,

концентрация CДМДААХОC, - 1,8 %

концентрация дисперсной фазы - 22,7 %

Образующийся в процессе данной реакции хлорид натрия будет выполнять функцию коагулирующего агента.

Чрезвычайно важным для производства является не только полное выделение каучука из латекса, но и отсутствие в сбрасываемой водной фазе цехами выделения загрязняющих веществ. Из данных, представленных в табл. 18 можно сделать вывод, что использование полимерных четвертичных солей аммония минимизирует экологическую опасность в производстве эмульсионных каучуков.

Анализ полученных данных показывает (табл. 17), что наиболее перспективными для промышленности синтетического каучука являются полимерные четвертичные соли аммония, позволяющие при низком расходе обеспечить полное выделение каучука СКС-30 АРК из латекса. Однако они обладают высокой стоимостью, что сдерживает их широкое применение в

производстве синтетических каучуков.

Таблица 17

Влияние природы коагулирующего агента на содержание загрязнений в водной фазе

Показатели	Коагулянт
NaCl	ДМДААХ	ПДМДААХ	СДМДААХОС	MgCl2
Расход коагулянта, кг/т каучука	150-170	25-30	3,0-5,0	3,0-5,0	20-22
рН коагуляции	2,5 - 3,5	2,5 - 3,5	3,0 - 4,0	2,5 - 3,0	2,5-3,5
ХПК, мг О2 /дм3	900-1500	110-150	75-120	60-95	120-270
БПК, мг О2 /дм3	300-750	65-85	35-65	30-55	80-140
Содержание лейканола в сточной воде, мг/дм3	120-140	5,5-8,7	2,1-4,9	1,9-3,6	13,8-24,9

Поэтому важной и актуальной задачей является изучение возможности снизить расхода полимерных четвертичных солей аммония на выделение каучука из латекса.

3.6 Влияние возвратного серума на процесс выделения каучука из

латекса в присутствии четвертичных солей аммония

Как было отмечено выше снижение расхода четвертичных солей аммония на выделение каучуков из латексов – важная и актуальная задача.

Решение данной проблемы позволит решить не только экологические, но и экономические проблемы, создать конкурентоспособную технологию в промышленности синтетических каучуков. Снизить расход полимерных четвертичных солей аммония можно за счет использования серума – водной фазы оставшейся после выделения каучука из латекса. В случае применения четвертичных солей аммония в технологии выделения каучуков из латекса данный вопрос в опубликованных источниках не рассматривался.