Введение к работе
Актуальность проблемы. Использование водных дисперсий полимеров в различных областях техники вызывает необходимость их модификации для удовлетворения требований, предъявляемых к сформированным из них адге-зированным пленкам. Модификация полимеров дает возможность расширить их область применения и улучшить эксплуатационные свойства изделий с их использованием. Для придания адгезированным полимерным пленкам гид-рофобности, регулирования проницаемости паров воды и других газов, снижения слипаемости изделий при хранении, повышения защитных свойств и др. могут быть использованы в качестве модификаторов природные воска различного типа (пчелиный, горный, карнаубский), синтетические (Фишера-Тропша), полимерные (полиэтилен и его производные), твердые нефтяные углеводороды (парафины, церезины, микрокристаллические воска) и т. д. Несмотря на то, что вопросы такой модификации рассматриваются в современных периодических изданиях и обсуждаются на международных конгрессах, посвященных технологии полимерных композиционных покрытий, совместимость нефтяных углеводородов с полимерными дисперсиями и их стабильность, процесс формирования покрытий из таких гидрофобизированных материалов еще недостаточно изучены, особенно в связи со значительным расширением ассортимента пленкообразователеи для водно-дисперсионных материалов. Не исследована возможность модификации нефтяных углеводородов совмещением их с полимерами.
Этим определяется актуальность исследований.
Работа выполнена в соответствии с тематическим планом НИР, производимых по заданию Федерального агентства по образованию Российской Федерации. № гос. регистрации 0120.0852837.
Цель работы. Исследование процесса модификации полимерных дисперсий твердыми углеводородами нефти и разработка материалов на их основе.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- изучить условия совместимости дисперсий различных полимеров и углеводородных дисперсий, исследовать стабильность совмещенных дисперсий;
исследовать влияние модификации нефтяных углеводородов полимерами на получение их водных дисперсий и совмещение их с дисперсиями полимеров, а также изучить свойства полученных материалов;
изучить свойства растворов модифицирующего полимера в нефтяном углеводороде;
изучить влияние углеводородов на процесс формирования покрытий из модифицированных дисперсий полимеров и на свойства полимерных адгези-рованных пленок;
исследовать влияние твердых углеводородов нефти на эксплуатационные свойства покрытий, сформированных из совмещенных дисперсий.
Научная новизна.
Установлены коллоидно-химические условия совмещения дисперсий по-ливинилацетата, полиуретана, полиперхлорвинипакрилата, сополимеров стирола с бутил(мет)акрилатом и бутадиеном, с дисперсиями парафина и церезина.
Исследованы электрокинетические свойства компонентов гибридных дисперсий, установлены их изоэлектрические точки, на основании чего определены области их совместимости.
Исследовано влияние состава дисперсионной среды на реологические свойства совмещенных дисперсий.
Установлена возможность снижения минимальной температуры пленко-образования полимерных дисперсий в результате их модифицирования нефтяными углеводородами.
Показано различие в гидрофобизирующем действии парафина и церезина при их введении в состав водных полимерных дисперсий. Установлена экстремальная зависимость поверхностной энергии полимерного покрытия от содержания в системе церезина.
Установлено, что химический состав полимера определяет размер и форму кристаллов парафина, образующихся после термической обработки полимерного покрытия.
Исследованы свойства раствора сополимера изопрена со стиролом в парафине. Установлены две области на зависимости вязкости от температуры, различающиеся энергией активации вязкого течения.
Практическая ценность работы.
Разработана технология получения водных дисперсий парафина и церезина для модифицирования дисперсий полимеров различной природы.
Разработаны рекомендации по условиям совмещения полимерных и углеводородных дисперсий для получения устойчивых водно-дисперсионных систем.
Разработана методика фракционирования нефтяных углеводородов.
Разработаны рекомендации по использованию растворов сополимера изопрена со стиролом для модифицирования дисперсий полимеров с целью повышения эластичности и адгезионных свойств покрытий.
Разработаны рекомендации по использованию модифицированных водно-дисперсионных композиций, для защитных покрытий сычужных сыров.
Разработаны составы для гидрофобизации поверхности керамического кирпича.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на 59-ой (2006 г.), 60-ой (2007 г.) и 61 (2008 г.) научно-технической конференции студентов, магистров и аспирантов, Ярославль; на 28-ом (2006 г., Венгрия) и 29-ом (2008 г., Бельгия) Международных конгрессах FATIPEC; Международном семинаре «Прогрессивные технологии в сыроделии России», Углич (2006 г.); III (2007 г.) и IV (2008 г.) Санкт-Петербургской конференции молодых ученых «Современные проблемы науки о полимерах»; III Школе молодых ученых «Олигомеры 2007», Москва-Черноголовка-Петрозаводск (2007 г.); III Международной научно-технической конференции «Полимерные композиционные материалы и покрытия «Polymer 2008», Ярославль (2008 г.); IV Открытой Украинской конференции молодых ученых «ВМС-2008», Киев (2008 г.).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 7 статьях и 8 тезисах.
Личное участие автора. Непосредственное участие во всех этапах работы и обсуждения результатов.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, выводов, библиографии и приложений. Работа изложена на 157 страницах и содержит 17 таблиц, 75 рисунков, 78 библиографических ссылок.
