Введение к работе
Актуальность проблемы Существует несколько различных способов получения привитых сополимеров полимеризацией в массе, суспензии, растворе. Однако в последние годы всё больший интерес представляют латексы привитых сополимеров, получаемые методом эмульсионной полимеризации.
Водные полимерные дисперсии (латексы) занимают одно из ведущих мест по широте применения в различных отраслях промышленности. Они используются для изготовления разнообразных маканых изделий, пенорезины, для пропитки шинного корда, проклейки технических картонов и строительных материалов, для получения пористых и микропористых изделий, облицовки химической аппаратуры и т.д.
Наиболее перспективными являются полимеры, полученные путем введения в макромолекулярную цепь мономеров, содержащих активные функциональные группы, таких как метакриламид, метакриловая кислота, бутилакрилат и др. Активные функциональные группы обеспечивают высокую адгезию к различным материалам, атмосферостойкость и другие ценные качества. Водные дисперсии таких полимеров могут использоваться в качестве основы для покрывных композиций, проклеивающих материалов, высококачественных красок, адгезивов, в том числе, для пропитки шинных кордов.
Повышенная прочность связи между кордом и резиной при производстве шин обеспечивается высокоадгезивными пропиточными составами. Поэтому исследование и разработка процессов синтеза латексов привитых сополимеров, направленные на улучшение качества композиционных материалов для шинной промышленности представляются весьма актуальными.
Существенный недостаток в производстве большинства латексов - применение лейканола, который является бионеразлагаемым веществом. В связи с этим своевременным и актуальным является поиск новых видов ПАВ и их комбинаций с известными биоразлагаемыми ПАВ для использования в производстве синтетических латексов, исключающих загрязнение водоёмов токсичными бионеразлага-емыми веществами.
Исследования выполнены в соответствии с тематическим планом Ярославского государственного технического университета, проводимым по заданию Федерального агентства по образованию РФ по теме: «Разработка научных основ синтеза (со)полимеров ионной и радикальной полимеризации и модификации физико-химических свойств полимерных и композиционных материалов» на 2011 гг. (№ 0120.0 852837), «Разработка и модификация полимерных наполненных материалов и их компонентов» (№ 3.8475.2013) и программой стратегического развития ЯГТУ по теме «Материалы с новыми свойствами» 2012-2016 гг. (№ 0120 1275353).
Цель работы Получение новых латексов с гетерогенной структурой частиц методом прививочной сополимеризации бутадиена-1,3 с винильными и акриловыми мономерами в присутствии комбинаций эмульгаторов для создания новой полимерной основы пропиточных составов шинных кордов различных марок, обладающей универсальностью, пожаробезопасностью, экологичностью и высокими адгезионными характеристиками.
Научная новизна
Синтезированы новые водные дисперсии привитых карбоксилсодержащих бутадиен-стирол-бутилакрилат-метакриламидных сополимеров с использованием комбинации биоразлагаемых ПАВ;
Предложен научный подход к выбору комбинации эмульгаторов для синтеза латексов привитых сополимеров, исследован состав мицелл в водных растворах алкиларилэтоксисульфата натрия (DISPONIL AES 63) и алкилбензолсульфо-ната натрия (Сульфонол НП-3), рассчитан параметр межмолекулярного взаимодействия для указанных ПАВ;
Выбран состав привитого сополимера, обеспечивающий высокие адгезионные показатели пропиточных составов для различных марок шинного корда;
Проведена идентификация структуры образующихся полимерных частиц различными методами и на модельных системах.
Практическая ценность
Разработаны новые латексы привитых карбоксилсодержащих бутадиен-стирол-бутилакрилат-метакриламидных сополимеров. Способ введения мономеров, осуществляемый в две стадии, позволяет получать водные дисперсии привитых сополимеров практически с полным отсутствием трудноотгоняемых остаточных мономеров.
Установлен состав комбинации поверхностно-активных веществ, который позволяет получать латексы привитых сополимеров с необходимым комплексом свойств в отсутствие бионеразлагаемого диспергатора - лейканола.
Предложено использовать латексы привитых карбоксилсодержащих бутади-ен-стирол-бутилакрилат-метакриламидных сополимеров в качестве полимерной основы пропиточных составов для различных марок шинного корда.
Полученные в ходе испытаний высокие адгезионные характеристики таких пропиточных составов показали эффективность и универсальность их использования по сравнению с пропиточным составом на основе латексов СКД-1С и ДБА-1 и действующими нормами технологического регламента по прочности связи кордов с резиной.
Личный вклад автора Диссертантом выполнен весь объем экспериментальных исследований, проведены необходимые расчеты, обработка результатов и их анализ. Автор принимал непосредственное участие в обсуждении результатов и написании публикаций, формулировке выносимых на защиту выводов и рекомендаций.
Апробация работы Основные положения работы докладывались и обсуждались на III Международной НТК «Полимерные композиционные материалы и покрытия» (Ярославль, 2008), 62-й, 63-й региональных и 65-й всероссийской научно-технических конференциях студентов, магистрантов и аспирантов высших учебных заведений с международным участием (Ярославль 2009, 2010, 2012), V и VII Санкт-Петербургских конференциях молодых ученых «Современные проблемы науки о полимерах» (Санкт-Петербург, 2009, 2011), VIII Региональной студенческой научной конференции с международным участием «Фундаментальные
науки - специалисту нового века» (Иваново, 2010), Второй всероссийской научно-технической конференции «Каучук и резина - 2010» (Москва, 2010), XIX Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Волгоград, 2011).
Публикации Основное содержание диссертации опубликовано в 13 печатных работах, в том числе четырех статьях в журналах из перечня ВАК.
Объем и структура диссертации Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка использованной литературы, содержит 24 таблицы, 43 рисунка, 1 приложение, 155 источников. Общий объем работы 154 страницы машинописного текста.
