Введение к работе
Актуальность проблемы. Эмульсионная (со)полимеризация является одним из основных промышленных методов производства полимерных дисперсий (латексов) различного назначения (каучуки, смолы, пластики, вододисперсионные лакокрасочные материалы).
Крупнотоннажное производство эмульсионных каучуков и латексов с использованием традиционных низкомолекулярных эмульгаторов по количеству загрязненных сточных вод стало одной из экологически малоприемлемых технологий. Основным недостатком в промышленном производстве полимерных дисперсий является использование большого количества ПАВ, в том числе и бионеразлагаемого диспергатора - лейканола. В то же время, низкомолекулярные ПАВ могут оказывать негативное влияние на свойства продуктов эмульсионной полимеризации, такие как адгезия и водостойкость покрытий, физико-механические показатели каучуков.
В связи с этим, актуальной задачей является поиск новых видов ПАВ для использования в производстве методом эмульсионной полимеризации крупнотоннажных полимеров. Весьма интересным и перспективным нетрадиционным направлением по эмульсионному синтезу каучуков и латексов является использование полимерных анионактивных эмульгаторов -водорастворимых солей сополимеров метакриловой кислоты с необходимым гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ), обеспечиваемым определённым соотношением атомов углерода на одну карбоксильную группу в полимере в диапазоне Сю-Сп.
Использование анионактивных полимерных эмульгаторов может обеспечить получение латексов с высокой стабильностью в процессе синтеза, при отгонке мономеров, возможность выделения эмульсионных каучуков бессолевой коагуляцией, введением кислоты, и получать полимеры с улучшенным комплексом свойств.
В то же время механизм зарождения и роста частиц в процессе эмульсионной полимеризации при использовании (со)мономеров с различной
растворимостью в воде, особенно в присутствии полимерных ПАВ, изучен недостаточно. Поэтому исследование особенностей топохимии эмульсионной сополимеризации бутадиена и нитрила акриловой кислоты с использованием в качестве эмульгаторов полимерных поверхностно-активных веществ является весьма актуальным.
Цель работы. Исследование сополимеризации бутадиена и нитрила акриловой кислоты в присутствии анионактивных полимерных эмульгаторов -тройных сополимеров метакриловой кислоты (МАК), нитрила акриловой кислоты (НАК) и пиперилена (1111) или двойных сополимеров МАК и ПП, и изучение свойств синтезированных латексов.
Научная новизна. Выявлено влияние полярного сомономера на формирование и рост частиц латекса в присутствии полимерного эмульгатора. Показано, что в процессе сополимеризации бутадиена и нитрила акриловой кислоты до высоких конверсии мономеров происходит образование новых частиц и их ограниченная флокуляция при сохранении межфазной поверхности.
Установлено, что процесс характеризуется зарождением полимерно-мономерных частиц (ПМЧ) как по мицеллярному, так и по микрокапельному механизмам.
Сформулированы основные принципы применения поверхностно-активных карбоксилсодержащих сополимеров в качестве эмульгаторов в процессе сополимеризации бутадиена и нитрила акриловой кислоты.
Показано, что использование в качестве эмульгатора сополимеров МАК-НАК-ПП или МАК-ПП установленного состава позволяет получать латексы бутадиен-нитрильных каучуков (БНК) с высокой устойчивостью в процессе полимеризации и при отгонке мономеров, а также стабильностью к механическим воздействиям.
Практическое значение работы. Разработаны рецептуры синтеза латексов БНК с применением в качестве эмульгатора сополимеров МАК-НАК-ПП или МАК-ПП, что позволяет получать латексы с высокой стабильностью в
процессе полимеризации, при отгонке мономеров, обеспечивать возможность выделения эмульсионных каучуков бессолевой коагуляцией введением кислоты и получения полимеров с улучшенным комплексом свойств.
Личный вклад автора. Диссертантом выполнен весь объем экспериментальных исследований, проведены необходимые расчеты, обработка результатов и их анализ, сформулированы общие положения, выносимые на защиту, выводы и рекомендации.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Ш Международной научно - технической конференции «Полимерные композиционные материалы и покрытия» (Ярославль, 2008); Шестьдесят второй научно-технической конференции студентов, магистрантов и аспирантов высших учебных заведений с международньш участием. Молодежь. Наука. Инновации (Ярославль, 2009); X Международной конференции по химии и физикохимии олигомеров «Олигомеры X» (Волгоград, 2009); II Всероссийской научно-технической конференции «Каучук и резина» (Москва, 2010); Шестьдесят третьей научно-технической конференции студентов, магистрантов и аспирантов (Ярославль, 2010).
Публикации. Основные результаты работы изложены в 10 печатных работах, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, и 7 тезисов докладов.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка использованной литературы, содержит 22 таблицы, 42 рисунка, 1 приложение, 200 источников. Общий объем работы 157 страниц машинописного текста.
