Введение к работе
Актуальность темы
Проблемы эмульсионной полимеризации, как одного из основных промышленных методов получения полимеров, постоянно привлекают внимание исследователей. Это связано в первую очередь с необходимостью совершенствования процессов синтеза полимеров и латексов для повышения их качества и создания материалов на их основе с заданным комплексом свойств.
Эти проблемы особенно важны при полимеризации акриловых мономеров, для которых характерна высокая реакционная способность, высокая дисперсность исходных эмульсий и недостаточная устойчивость реакционной системы в процессе полимеризации.
Одним из путей решения этих актуальных задач является использование новых инициирующих систем - хелатов органокобальта(Ш) с тридентатным основанием Шиффа. Перспективность их использования, показанная при эмульсионной полимеризации гидрофобных мономеров, заключается в возможности проведения полимеризации при низких температурах и невысоких концентрациях инициатора, а также в образовании полимеров с высокими молекулярными массами и полимерных суспензий с узким распределением частиц по диаметрам.
Цель работы - исследование кинетических закономерностей эмульсионной полимеризации (мет)акриловых мономеров в присутствии хелатов органокобальта и коллоидно-химических свойств инициаторов и полимерных суспензий. Научная новизна
Показано, что хелаты органокобальта являются поверхностно-активными веществами, изучены их коллоидно-химические свойства и определено динамическое поверхностное натяжение водных растворов инициаторов, рассчитаны значения предельной адсорбции (Гтах), площади (SM(MI), приходящейся на одну молекулу в адсорбционном слое, толщины адсорбционного слоя (8), работа адсорбции (WaflC).
Изучены кинетические закономерности полимеризации (мет)акриловых мономеров в присутствии хелатов органокобальта и показано, что они
существенно зависят от длины и строения алкильного лиганда.
Впервые сопоставлены значения эффективности инициирования, скорости полимеризации, диаметра частиц, распределения частиц по размерам, характеристической вязкости полимеров в процессах полимеризации (мет)акриловых мономеров в присутствии различных инициирующих систем. Показаны преимущества процессов полимеризации акриловых мономеров в присутствии хелатов органокобальта.
Определены скорости инициирования эмульсионной полимеризации бутилакрилата и метилметакрилата в присутствии хелатов органокобальта и показана высокая эффективность кобальторганических инициаторов.
Показано, что при использовании в качестве инициаторов хелатов органокобальта можно провести эмульсионную полимеризацию (мет)акриловых мономеров при невысоких температурах, существенно сниженных концентрациях инициатора, сохранении устойчивости реакционной системы до высокой конверсии, и получить полимерные суспензии с узким распределением частиц по диаметрам и полимеры с молекулярной массой до 10 .
Практическая значимость
Разработаны способы синтеза суспензий сополимеров (мет)акриловых мономеров в присутствии хелатов органокобальта(Ш) с тридентатным основанием Шиффа в качестве инициаторов для получения адгезивов и латексов, используемых в качестве связующих при производстве нетканых материалов.
Разработанные рецепты были испытаны в лаборатории отдела полимеризации ФГУП «НИИ полимеров» г.Дзержинска в условиях, максимально приближенных к промышленным.
Автор защищает
Хелаты органокобальта различного строения для инициирования полимеризации и сополимеризации акриловых и метакриловых мономеров.
Коллоидно-химические свойства хелатов органокобальта и латексов, полученных в их присутствии.
Данные по определению скорости инициирования эмульсионной
полимеризации метилметакрилата и бутилакрилата в присутствии этил- и
октил- кобальт бромида.
Сопоставительный анализ кинетических закономерностей и коллоидно-химических свойств полиакриловых латексов, полученных в присутствии хелатов органокобальта и других вещественных инициаторов.
Преимущества хелатов органокобальта перед обычно используемыми вещественными инициаторами радикальной полимеризации.
Кинетические закономерности (со)полимеризации (мет)акр иловых мономеров, инициируемой хелатами органокобальта, в присутствии эмульгаторов различной природы и различных значениях рН.
Условия синтеза сополимерных суспензий в присутствии хелатов органокобальта для получения адгезивов и латексов, используемых в качестве связующих при производстве нетканых материалов. Апробация работы. Результаты исследований и основные положения
диссертации докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции «Наука и образование-2006» Мурманского Государственного Технического Университета, международной конференции по химической технологии (Москва, ИОНХ РАН, 2007), первой научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии» (Москва, МИТХТ им. М.В.Ломоносова, 2005).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 2 статьи, опубликованные в журналах, рекомендованных ВАК: «Высокомолекулярные соединения» и «Polymer Bulletin».
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, выводов, списка литературы и
