Содержание к диссертации
стр,
Введение 5
Глава I. Аналитический обзор II
-
Основные требования к пластизолям различного назначения II
-
Состояние исследований по установлению взаимосвязей между характеристическими параметрами пастообразующего ПВХ и свойствами пластизолей на его основе . . . . із
-
Со стояние исследований по установлению взаимосвязей между характеристическими
. параметрами пастообразующего ПВХ и
условиями его получения 19
-
Назначение, особенности получения и свойства ПВХ-экстендеров 30
-
Выводы и постановка задач исследования. 35
Глава 2. Некоторые физико-химические свойства
оистемы пастообразующий ПВХ - пластификатор (ди-2-этилгексилфталат) .... 38
2.1. Строение и реологические свойства ди-2--этилгексилфталата и некоторых других пластификаторов поливинилхлорида .... 38 2.2. Электрические свойства ди-2-этилгексил-фталата и электрокинетические свойства дисперсий полимера в пластификаторе . . . 52
2.3. Влияние природы эмульгатора пастообра
зующего ПВХ на его влагопоглощение,
смачивание порошка полимера пластифи
катором и деаэрацию паст 66
стр.
2.4. Выводы по разделу . 79
Глава 3. Реологические свойства пластизолей. 82
3.1. Влияние гранулометрического состава и
природы эмульгатора пастообразующего
ПВХ на реологические свойства пласти
золей 32
3.2. Влияние электрокинетического потен
циала и сольватных слоев пластифика
тора вокруг частиц пастообразующего ПВХ
на реологические свойства пластизолей. 100
-
Влияние ПВХ-экстендеров на реологические свойства пластизолей ... 109
-
О механизме влияния поверхностно -активных веществ на вязкость пластизолей 122
-
Выводы по разделу 133
Глава 4. Факторы, определяющие непостоянство на
чальной вязкости пластизолей и их тен
денцию к загустеванию 135
-
Непостоянство электрокинетических характеристик частиц ПВХ . 135
-
Непостоянство гранулометрического состава и температурного режима сушки эмульсионного ПВХ 144
-
Выводы по разделу. 156
Глава 5. Рекомендации по использованию результатов исследований в пластизольной практике и при разработке новых марок
стр.* пастообразующего ПВХ и ПВХ-
-зкстендеров ..... 159
-
Основные принципы подбора пастообразующего ПВХ и ПВХ-экотендеров для пластизолей с заданными свойствами . . 159
-
Рекомендации по повышению стабильности свойств (качества) выпускаемых промышленностью товарных пластизолей 168
-
Выводы по разделу 169
Выводы 170
Литература....... 172
Приложения 190
Введение к работе
Переработка поливинилхлорида (ПВХ)в пластифицированные изделия через пластизоли (дисперсии пастообразующего полимера в пластификаторе) является прогрессивным и перспективным методом вследствие ряда его технико-экономических преимуществ перед методом переработки через расплав» В настоящее время во всем мире наблюдается рост производства полимерных паст различного назначения. Из пластизолей получают ряд изделий и защитных покрытий* они используются в качестве герметизирующих составов и клеев в автомобилестроении.
Специфической особенностью пластизолей как типа полимерных материалов является то, что они должны обладать способностью хорошо.перерабатываться данным способом в виде дисперсии (пасты), а затем легко превращаться при сплавлении (отверждении) в пластифицированный материал или покрытие с заданными свойствами. Пригодность пластизолей к тому или иному способу переработки определяется их реологическими свойствами. Промышленные пластизольные композиции обычно содержат не два, а большее количество компонентов, введение которых позволяет регулировать как реологические свойства паст, так и свойства полимерных материалов. В их число входят ПВХ-экстендеры, наполнители, термостабилизаторы, разбавители, адгезивы, красители и некоторые другие ингредиенты.
Несмотря на большую практическую ценность, пластизольные системы мало изучены, что существенно затрудняет разработку новых полимерных материалов различного назначения. В частности, подбор пастообразующего ПВХ для пластизолей носит эмпирический характер, хотя известно, что как реологические, так и большинство других свойств пластизолей, существенно зависят от свойств полимера. Отсутствие четких представлений о механизме влия- ния различных характеристических параметров (свойств) полимера на свойства композиции в виде дисперсии и пластифицированного ПВХ-материала сдерживает развитие технологических работ по расширению ассортимента как отечественных марок пастообразующего ПВХ и ПВХ-экстендеров, так и пластизолеи различного назначения на их основе. Именно поэтому, исследования в области пастообразующего ПВХ, направленные на разработку научных основ подбора полимера для пластизолеи различного назначения, являются весьма актуальными.
Анализ литературных данных, а также современного состояния производства и потребления полимерных паст определил следующую актуальную задачу по исследованию пастообразующего ПВХ и пластизолеи в настоящей работе: провести систематическое изучение влияния гранулометрического состава, природы эмульгатора пастообразующего ПВХ и явлений на поверхности раздела полимер-пластификатор на свойства пластизольных композиций.
Новое решение поставленной задачи по исследованию пастообразующего ПВХ и пластизолеи состоит в том, что в диссертации развит коллоидно-химический подход к выяснению механизма пастообразова-ния поливинилхлорида.
Автор сформулировал следующие цели работы: - провести систематическое изучение влияния гранулометрического состава и природы эмульгатора пастообразующего ПВХ на реологические свойства (характер кривой течения и консистенцию*) двухкомпонентного пластизоля в широком диапазоне скоростей сдвига; й Под термином "консистенция" здесь и далее подразумевается средняя величина эффективной вязкости в сравнительно широком диапазоне скоростей сдвига. _ 7 - - исследовать влияние ионных примесей в пластификаторе и не- н ионогенных поверхосгно-активных веществ (НПАВ) на величину поверхостного заряда частиц ПВХ; изучить механизм влияния ПВХ-экстендеров на реологические свойства пластизолей; провести исследование причин непостоянства начальной вязкости пластизолей и их загустевания при хранении; исследовать влияние ассоциации молекул пластификаторов ПВХ на их реологические свойства; изучить влияние природы и состава эмульгатора пастообразую-щего ПВХ на его влагопоглощение, смачиваемость порошка полимера пластификатором и легкость деаэрации паст; составить рекомендации по использованию результатов исследований в пластизольной практике и при разработке новых марок пастообразующего ПВХ и ПВХ-экстендеров.
Научная новизна работы заключается в том, что в ней впервые: показано, что определяющее влияние на характер кривой течения двухкомпонентного пластизоля в области средних и высоких скоростей сдвига оказывает гранулометрический состав полимера; обнаружено существенное влияние ионных примесей в пластификаторе на -потенциал частиц ПВХ; установлено наличие связи между вязкостью пластизолей и величиной у потенциала частиц ПВХ в пластификаторе; исследован механизм влияния НПАВ на вязкость пластизолей; изучен механизм влияния ПВХ-экстендеров на реологические свойства пластизолей; установлено , что неньютоновские вязкостные свойства пластификаторов поливинилхлорида обусловлены склонностью их молекул к образованию ассоциатов жидкокристаллического типа; показано, что толщина граничного (сольватного) слоя пластификатора вокруг частиц пастообразующего ПВХ, от величины которой существенно зависит консистенция пластизоля, определяется природой эмульгатора на поверхности полимерных частиц, их размером и склонностью молекул пластификатора к ассоциации; установлено, что непостоянство начальной вязкости пластизо- лей на основе разных промышленных партий ПВХ и пластификаторе ра связано с постоянством гранулометрического состава полимера и электрокинетических характеристик его частиц; показано, что быстрое нарастание вязкости (загустение) плас-тизопей на основе некоторых марок эмульсионного ПВХ в значительной степени определяется идущим при хранении паст процессом проникновения пластификатора во внутренние полости и поровое пространство зерен полимера; изучено влияние природы и состава эмульгатора на влагопогло-щение пастообразующего ПВХ, смачиваемость порошка полимера пластификатором и легкость деаэрации паст.
Практическая ценность работы. Полученные научные результаты и разработанные на их основе рекомендации позволяют проводить научно обоснованный подбор ПВХ для пластизолей различного назначения. Эти результаты использованы при разработке рецептуры пластизоля для изоляции гальваноподвесок, в которой импор-тный ПВХ Сикрон 708 заменен на отечественный ПВХ МС-6602-С. Установлено, что одной из причин нестабильности вязкостных свойств (начальной вязкости и характера её изменений при хранении) выпускаемых Чапаевским заводом химических удобрений (ЧЗХУ) товарных пластизолей является то, что содержание ионных примесей железа в разных партиях основных синтетических компонентов пластизолей может колебаться в широких пределах. ЧЗХУ выдана рекоыен- дация по включению в карты входного контроля основных синтетических компонентов пластизольного сырья показателя "Массовое содержание железа", определены ориентировочные верхние пределы допустимых концентраций железа в них. Показано, что стабильность вязкостных свойств товарных пластизолеи на основе эмульсионного ПВХ ЕП-6602-С можно повысить, если обеспечить хорошую воспроизводимость гранулометрического состава разных промышленных партий полимера. Сформулированы требования к ПВХ-экстендеру с7оптимальными свойствами, использование которого в пластизолях вместо выпускаемого в настоящее время ПВХ С-64-02-Н позволит снизить себестоимость полимерной основы лластизольных композиций на 39 руб/тонну.
На защиту выносятся следующие научные положения: неньютоновские вязкостные свойства пластификаторов поливинил-хлорида обусловлены склонностью их молекул к образованию ассо-циатов жидкокристаллического типа (доменов); ионные примеси, содержащиеся в пластификаторе, оказывают :н существенное влияние на величину поверхостного заряда частиц пастообразующего ПВХ в пластизолях; гранулометрический состав полимера оказывает определяющее влияние на характер кривой течения двухкомпонентного лластизо-ля в области средних и высоких скоростей сдвига; консистенция пластизоля определяется природой эмульгатора, средним размером частиц полимера и склонность молекул пластификатора к ассоциации.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов,списка цитированной литературы и приложений. После каждого раздела дано краткое заключение по нему. Сущность экспериментальных методик, как правило, сжато изложена в каждой главе в ходе рассмотрения результатов эксперимента.
В первой главе ("Аналитический обзор") дается характеристика основных требований к пластизолям различного назначения, анализируется состояние исследований по установлению связей между характеристическими параметрами пастообразующего ПВХ и условиями его получения, свойствами пластизолей на его основе. Рассмотрены назначение, особенности получения и свойства ПВХ-экстендеров. Глава заканчивается выводами и постановкой задачи исследования.
Во второй главе, посвященной изучению некоторых физико-химических свойств системы пастообразующей ПВХ-пластификатор (ди--2-этилгексилфталат) приводятся данные по строению и реологическим свойствам некоторых пластификаторов ПВХ, электрическим свойствам ди-2-этилгексилфталата и электрокинетическим свойствам дисперсий полимера в пластификаторе. Изложены результаты изучения влияния природы эмульгатора на поглощение влаги пастообразующш ПВХ, смачивание порошка полимера пластификатором и деаэрацию паст.
В третьей главе приводятся результаты исследований влияния на реологические свойства пластизолей гранулометрического состава и природы эмульгатора пастообразующего ПВХ, электрокинетического потенциала и сольватных слоев пластификатора вокруг частиц полимера. Изложены результаты изучения механизма влияния ПВХ-экс-тендеров и поверхостно-активных веществ на реологические свойства пластизолей.
В четвертой главе приведены результаты исследований причин непостоянства начальной вязкости пластизолей и их загустевания при хранении.
В заключительной, пятой главе, приводятся рекомендации по использованию результатов исследований в пластизольной практике и при.разработке новых марок пастообразующего ПВХ и ПВХ-экстен-деров.
Текст диссертации занимает 117 страниц машинописного текста; кроме того, диссертация содержит 33 рисунка,23 таблицы,список литературы, включающий 174 наименования. - II -
