Свойства композиций на основе эмульсионных каучуков, содержащих анизотропные добавки (стр. 8 )

П1

где П1 – показатель, характеризующий свойство резины до старения;

П2 –показатель, характеризующий свойство резины после старения.

При записи результатов испытания указывают форму образцов, продолжительность и температуру старения.

3. Применение четвертичных солей аммония в технологии

выделения бутадиен-стирольного каучука из латекса

Четвертичные соли аммония - перспективные коагулирующие агенты для применения в технологии выделения эмульсионных каучуков из латексов. Важным является и то, что данные четвертичные соли аммония выпускаются в промышленных масштабах. В тоже время возможность их применения в технологических процессах производства синтетических каучуков до конца не изучена. Поэтому проведение комплексной оценки по влиянию четвертичных солей аммония на процесс выделения каучука из латекса является важным и актуальным. С научной и практической точки зрения важно также оценить влияния волокнистых добавок на процесс выделения каучука из латекса с оценкой показателей получаемых резиновых смесей и вулканизатов. В исследовании использовали: ДМДААХ, ВПК-402 и ВПК-10. Результаты исследований представлены в работах [103-117].

3.1 Выделение каучука из латекса с применением

диметиодиаллиламмоний хлорида

На первом этапе проводимых исследований наиболее целесообразным является определить влияние таких показателей как концентрации коагулирующего агента, дисперсной фазы и температуры на процесс выделения каучука из латекса.

При использовании в качестве коагулирующего агента ДМДААХ полноту выделения каучука из латекса достигали при расходе 25-30 кг/т каучука (т. е. в 5 раз меньше, чем при использовании хлорида натрия). Коагуляцию проводили при 20 ОС, концентрации дисперсной фазы 20,7 % и ДМДААХ 5,1 % и расходе серной кислоты 12 кг/т каучука.

Установлено, что концентрация используемого коагулирующего агента не оказывает существенного влияния на его расход (табл. 6). Полноту вы -

Таблица 6

Влияние содержания ДМДААХ на полноту выделения каучука из латекса

Расход ДМДААХ, кг/т каучука	Выход образующейся крошки каучука, % при концентрации водного раствора ДМДААХ, %
45,4	30,3	15,6	5,1
5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30.0	15,0 49,0 78,0 86,0 92,0 100	15,0 52,0 80,0 87,0 93,0 100	16,0 51,0 80,0 86,0 95,0 100	17,0 53,0 83,0 89,0 100 100

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

температура коагуляции - 40 оС,

концентрация дисперсной фазы - 20,7 %

деления каучука из латекса достигали при одном и том же расходе коагулянта.

Исследования по влиянию температуры показали (табл. 7) на небольшое снижение эффективности коагулирующего действия ДМДААХ при повышенных температурах. Рекомендуемая температура процесса выделения каучука из латекса не должна превышать 40оС. Снижение коагулирующей способности ДМДААХ можно объяснить тем, что при повышенных температурах увеличивается растворимость в воде продуктов взаимодействия ДМДААХ с компонентами эмульсионной системы и, кроме того, повышается вероятность протекания гидролизного процесса.

Таблица 7

Влияние температуры на полноту выделения каучука из латекса

Расход ДМДААХ, кг/т каучука	Выход крошки каучука, % при температуре коагуляции, оС
2	20	40	60	80
5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30.0	29,0 61,0 85,0 90,0 100 100	19,0 56,0 81,0 90,0 100 100	18,0 52,0 80,0 87,0 90,0 100	16,0 52,0 79,0 88,0 90,0 100	16,0 50,0 79,0 87,0 90,0 100

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

концентрация ДМДААХ - 5,1 %

концентрация дисперсной фазы - 20,7 %

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

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

Концентрация дисперсной фазы является одним из важных показателей, способных оказать существенное влияние на расход катионного электролита. Это связано с тем, что концентрация дисперсной фазы в реальных промышленных масштабах может изменяться в достаточно широких пределах, а это в свою очередь может оказать влияние на расход коагулирующего агента. Проведенными исследованиями установлено, что концентрация дисперсной фазы в исследованных интервалах оказывает влияние на расход ДМДААХ (табл. 8). Установлено, что концентрацию дисперсной фазы в случае применения ДМДААХ необходимо выдерживать на максимально возможном уровне.

Таблица 8

Влияние концентрации дисперсной фазы на полноту выделения

каучука из латекса

Расход ДМДААХ, кг/т каучука	Выход крошки каучука, % при концентрации дисперсной фазы, %
20,7	15,2	10,4
5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30.0 40,0 50,0	17,0 51,0 79,0 86,0 89,0 92,0 100 98,0	14,0 45,0 70,0 76,0 81,0 87,0 100 99,0	10,0 34,0 60,0 71,0 77,0 82,0 100 100

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

температура коагуляции - 40 оС,

концентрация ДМДААХ - 5,1 %.

Применение для выделения каучуков из латексов дисперсной фазы c концентрацией менее 15 % приводит к повышению расхода коагулирующего агента.

3.2 Исследование процесса выделения бутадиен-стирольного каучука из латекса N, N-диметил-N, N-диаллиламмоний хлоридом с применением планирования эксперимента

В настоящее время большое внимание уделяется применению четвертичных солей аммония для выделения каучуков из латексов. Однако в опубликованных работах применение математического планирования при изучении процессов, протекающих при выделении каучуков из латекса, отсутствуют. В данной диссертационной главе рассмотрена возможность применения для описания процесса выделения каучука из латекса плана полного факторного эксперимента.

Эффективность коагуляционного (флокулирующего) процесса оценивали как гравиметрически (по относительному количеству образующейся крошки каучука), так и визуально – по прозрачности серума.

Анализ имеющихся литературных данных показывает, что основными параметрами, определяющими полноту выделения каучука из латекса, являются расход коагулирующего и подкисляющего агента, температура, концентрации дисперсной фазы и коагулирующего агента. Из перечисленных выше факторов для исследования были выбраны расход ДМДААХ, концентрация его водного раствора и дисперсной фазы.

Исследование влияния этих выбранных факторов проводили методом полного факторного эксперимента[118]. Опыты проводились на верхнем и нижнем уровне варьирования факторов, то есть использовали минимальное и максимальное значения факторов. Выполняли 8 опытов (N = 23), которые включали все возможные комбинации этих уровней (табл. 9). Для определения дисперсии воспроизводимости опыты дублировались и

Таблица 9

Матрица планирования полного факторного эксперимента

№ опыта	Факторы	Функция отклика
x1	V1	x2	V2	x3	V3	yср.
1	– 1	5,1	– 1	5,0	– 1	10,4	10,9
2	+ 1	45,4	– 1	5,0	– 1	10,4	10,2
3	– 1	5,1	+ 1	30,0	– 1	10,4	83,3
4	+ 1	45,4	+ 1	30,0	– 1	10,4	82,6
5	– 1	5,1	– 1	5,0	+ 1	20,7	18,0
6	+ 1	45,4	– 1	5,0	+ 1	20,7	17,7
7	– 1	5,1	+ 1	30,0	+ 1	20,7	93,6
8	+ 1	45,4	+ 1	30,0	+ 1	20,7	92 ,7

Примечание: xi и Vi – кодированные и натуральные значения

факторов (i = 1–3);

первый фактор –концентрация водного раствора

ДМДААХ, %;

второй фактор – расход ДМДААХ, кг/т каучука;

третий фактор – концентрация дисперсной

фазы, %;

yср. – функция отклика (выход крошки

каучука, %.

выполнялись в случайном порядке. Дисперсия воспроизводимости S2y = 0,434.

Математическая модель, получаемая при выполнении полного факторного эксперимента, имеет вид линейного уравнения.

После вычисления коэффициентов регрессии и определения их значимости с помощью критерия Стьюдента уравнение приобретает вид

Y = 51,12 + 36,92.x2 + 4,37. x3 + 0,72 .x2 .x3

Пригодность математической модели для описания изучаемого объекта проверяли с помощью критерия Фишера. Определяли дисперсию адекватности S2ад. = 0, 235.

Отношение дисперсии адекватности к дисперсии воспроизводимости равно 0,54, что меньше критерия Фишера 3,8. Следовательно, полученная модель адекватна.