Свойства композиций на основе эмульсионных каучуков, содержащих анизотропные добавки (стр. 11 )

Используемый серум имел рН 3,0-4,0, сухой остаток 3-5 %. Массовое соотношение серум : латекс = (0,5-1,5) : 1. Температура коагуляции 60 оС. Серум использовали для приготовления растворов коагулирующих и подкисляющих агентов.

Проведенным исследованием установлено, что применение серума позволяет снизить расход: ДМДААХ с 25-30 до 15-20 кг/т каучука; ПДМДААХ с 3,0-4,0 до 2,0-3,0 кг/т каучука и CДМДААХОC с 3,0-4,0 до 2,0-3,0 кг/т каучука (табл. 18-20). Концентрация дисперсной фазы 22,1 % .

Таблица 18

Оценка полноты выделения каучука СКС-30 АРК из латекса в присутствии серума и ДМДААХ

Расход ДМДААХ, Кг/т каучука	Выход крошки каучука, % при объемное соотношение латекс : серум
1 : 0,5*	1 : 1**	1 : 1,5***
5,0 10,0 15,0 20,0 25,0	31,0 75,0 87,0 100 100	40,0 80,0 91,0 100 100	48,0 86,0 94,0 100 100

Примечание: расход серной кислоты – 10*, 8**, 6*** кг/т каучука, . температура коагуляции - 40 оС, концентрация ДМДААХ - 5,1 %.

Таблица 19

Оценка полноты выделения каучука СКС-30 АРК из латекса в

присутствии серума и ПДМДААХ

Расход ПДМДААХ, Кг/т каучука	Выход крошки каучука, % при объемное соотношение латекс : серум
1 : 0,5*	1 : 1**	1 : 1,5***
1,0 2,0 2,5 3,0	54,0 87,5 100 100	64,0 91,0 100 100	70,0 93,0 100 100

Примечание: расход серной кислоты – 10*, 8**, 6*** кг/т каучука,

температура коагуляции - 60 оС,

концентрация ПДМДААХ - 1,9 %

Таблица 20

Оценка полноты выделения каучука СКС-30 АРК из латекса в

присутствии серума и CДМДААХОC

Расход CДМДААХОC, Кг/т каучука	Выход крошки каучука, % при объемном соотношении латекс : серум
1 : 0,5*	1 : 1**	1 : 1,5***
1,0 1,5 2,0 3,0	69,0 89,0 98 96	76,0 91,01 100 98	80,5 92,5 100 99

Примечание: расход серной кислоты – – 8*, 7**, 5*** кг/т каучука,

температура коагуляции 60 оС,

концентрация СДМДААХОС - 1,8 %.

Таким образом, на основе проведенных исследований установлено, что использование серума с рН 3,0-4,0 позволяет снизить расход серной кислоты с 12-15 кг/т каучука до 7-10 кг/т каучука.

Cнижение расхода четвертичных солей аммония при использовании серума достигали вследствие того, что в нем содержится хлорид натрия, а также за счет присутствия в его составе четвертичные соли аммония, которые при взаимодействии с эмульгаторами не образовали нерастворимого комплекса. Возможен также проскок и непрореагировавшей соли аммония в водную фазу (серум) после отделения крошки каучука.

3.7 Влияние расхода коагулирующего агента на молекулярную массу

каучука в выделяемых фракциях

Эмульсионная полимеризация чрезвычайно сложный химический процесс, механизм и закономерности которого определяются совокупностью многих факторов. Это, прежде всего, природа мономеров, природа и концентрация эмульгатора и инициатора, температура, рН среды и т. д. В зависимости от этих факторов могут различаться механизмы зарождения частиц, место протекания элементарных реакций и кинетические закономерности процесса. В связи с этим, не существует единой теории эмульсионной полимеризации, описывающей все многообразные случаи различного сочетания перечисленных факторов. Известно, что латексные частицы, образующиеся при эмульсионной полимеризации, полидисперсны и различаются не только размерами латексных частиц, но и содержанием в них макромолекул, различающиеся значениями своих молекулярных масс.

Следовательно, в одних латексных частицах могут содержаться преимущественно макромолекулы с невысокими значениями средних молекулярных масс, в то время как в других - с более высокими. В связи с этим, можно предположить, что разные латексные глобулы будут обладать различной устойчивостью к действию коагулирующих агентов, т. е. их агрегативная устойчивость может быть различной. Следовательно, для их коагуляции может требоваться различное количество солевых коагулирующих агентов, необходимых для полного выделения каучука из латекса.

Как известно, молекулярная масса полимера и его молекулярно-массовое распределение (ММР) являются одними из важнейших показателей, характеризующих полимерные материалы. В настоящих исследованиях оценивали молекулярную массу полимера, выделяемого при коагуляции бутадиен-стирольного латекса в присутствии следующих коагулирующих агентов: ДМДААХ, ПДМДААХ и СДМДААХОС при их различных расходах и температурах (табл.21).

Таблица 21

Влияние расхода четвертичной соли аммония на

полноту выделения каучука из латекса СКС-30 АРК

Наименование	Расход ДМДААХ / ПДМДААХ / СДМДААХОС, кг/т каучука
5,0 0,5 0,5	15,0 1,0 1,0	20,0 2,0 2,0	25,0 2,5 2,5	30,0 3,0 3,0
Выход крошки каучука, %, при температуре коагуляции, ОС : 20	19,3 46,4 48,7	33,6 59,1 61,3	67,4 82,9 84,0	97,1 98,5 97,6	100 100 100
60	17,9 45,8 47,4	32,1 57,7 56,9	52,5 83,3 82,9	96,3 98,2 97,1	100 100 100

Рассмотрение данного вопроса имеет важное научное и прикладное значение.

Важно при этом отметить и существенные отличия в технологиях производства растворных и эмульсионных полимеров. Анализ опубликованных в литературе данных показывает, что в современных технологиях есть ряд узких мест, которые хорошо не изучены и до настоящего времени. К ним относится и влияние расхода коагулирующего агента на молекулярную массу каучуков в выделяемых фракциях. Исследования в данном направлении особенно важны на современном этапе развития данного производства, сопровождающимся внедрением новых технологий и коагулирующих агентов. Если вопросу влияния расхода различных видов коагулирующих агентов на процесс выделения каучука из латекса хорошо описан в ряде источниках, то вопрос о влиянии дозировки коагулирующего агента на молекулярную массу каучуков, содержащихся в выделяемой фракции, остается открытым.

Процесс коагуляции промышленного латекса проводили следующим образом. В емкость, помещенную в термостат, загружали латекс бутадиен-стирольного каучука СКС-30 АРК (сухой остаток 20,7 %), термостатировали при температуре 60 оС в течение 10-15 минут и совмещали при постоянном перемешивании c определенными количествами водных растворов катионных электролитов. В качестве коагулянтов использованы водные растворы ДМДААХ (сухой остаток 5,1 %), ПДМДААХ (сухой остаток 1,7 %) и СДМДААХОС (сухой остаток 2,1).

После введения коагулянта смесь перемешивали ~ 1 минуту и вводили подкисляющий агент (~ 2,0 % водный раствор серной кислоты) в количестве ~ 12 кг/т каучука, образовавшуюся крошку каучука отделяли от серума, промывали водой и сушили при ~ 80 оС.

Среднюю молекулярную массу полимера определяли вискозиметрическим методом, а также методом гель-проникающей хроматографии на приборе ВЭЖХ системы Knauer серии Smartline (детектор – рефрактометр).

На рис. 1-3 (приложения 1-3) представлены зависимости влияния расхода катионного электоролита на полноту выделения каучука из латекса. Анализ экспериментальных данных показывает, что полноту выделения каучука из латекса достигали в случае применения ДМДААХ 25-30 кг/т каучука, ПДМДААХ – 3,0-3,5 кг/т каучука, СПДМДААХОС –3,5-4,0 кг/т каучука. Для проведения дальнейших исследований выделяемую крошку каучука при разных расходах коагулирующих агентов промывали теплой водой и сушили. В подготовленных таким образом образцах каучука определяли молекулярная масса на гель-хроматографическим и вискозиметрическим методами. Проведенными исследованиями установлено (рис 2,3,4), что молекулярные массы в образцах каучука, выделенного при различных расходах коагулирующего агента, отличаются незначительно. При этом необходимо отметить, что в случае применения ДМДААХ молекулярная масса с увеличением расхода коагулянта возрастает в большей степени, чем в случае применения ПДМДААХ и СДМДААХОС. Это может быть объяснено следующим образом.

В ионизированном состоянии ДМДААХ взаимодействует с анионактивными поверхностно-активными веществами (ПАВ), выполняющими функцию эмульгаторов латекса с образованием нерастворимых комплексов :

Это приводит к нарушению агрегативной устойчивости латекса по механизму нейтрализационной коагуляции.

а

Рис. 2

Влияние расхода ДМДААХ (Q, кг/т каучука) на молекулярную массу (МV) каучука в выделяемых фракциях

б

Рис. 3

Влияние расхода ПДМДААХ (Q, кг/т каучука) на молекулярную массу (МV) каучука в выделяемых фракциях

в

Рис.4

Влияние расхода СДМДААХОС (Q, кг/т каучука) на молекулярную массу (МV) каучука в выделяемых фракциях