Содержание к диссертации
Введение
1 Особенности технологии синтеза и свойства сополимеров на основе гидрофобных мономеров и мономеров с функциональными группами 8
1.1.1 Механизм (со)полимеризации гидрофобных мономеров с использованием традиционных эмульгаторов 8
1.1.2 Влияние полярных мономеров на свойства сополимеров 11
1.1.3 Влияние карбоксильных (карбоксилатных) групп на процесс полимеризации и свойства каучуков и латексов 13
1.1.4 Свойства и области применения сополимеров, содержащих функциональные группы 18
1.2 Синтез и свойства привитых сополимеров 24
1.2.1 Особенности технологии получения синтетических латексов 24
1.2.2 Получение привитых сополимеров 26
1.2.3 Особенности синтеза привитых сополимеров радикальной полимеризацией 29
1.2.4 Свойства и применение привитых сополимеров 35
1.3 Выводы из литературного обзора 42
2. Исходные продукты и методики проведения эксперимента 43
2.1 Характеристика исходных продуктов 43
2.2 Методика проведения сополимеризации 45
2.3 Методы анализа исходных веществ и синтезируемых водных дисперсий сополимеров 47
3. Синтез и свойства латексов сополимеров на основе бутадиена, стирола и мета крил овой кислоты 48
3.1 Синтез затравочного бутадиен-стирол ьного латекса БС-65 50
3.2 Исследование влияния различных компонентов на параметры процесса полимеризации и свойства затравочного латекса бутадиен-стирольного сополимера БС-65 52
3.3 Изучение кинетики сополимеризации бутадиена со стиролом при получении карбоксилатного латекса БС-65 56
3.4 Исследование влияния предварительной степени нейтрализации метакриловой кислоты при ее различном содержании на синтез латекса БС-65 70
3.4.1 Влияние способа подачи метакриловой кислоты на скорость полимеризации мономеров и свойства латекса БС-65 76
3.5 Синтез затравочного карбоксилсодержащего бутадиенового латекса СКД- 1С 81
4. Синтез и свойства латексов привитых карбоксилсодержащих бутадиен-стирол-бутилакрилат- метилметакрилатных сополимеров 83
4.1 Синтез латексов привитых карбоксилсодержащих бутадиен-стирол-бутилакрилат метилметакрилатных сополимеров с различным соотношением мономеров 84
4.2 Определение необходимого соотношения и количества добавляемых мономеров к затравочному латексу 91
4.3 Исследование влияния степени адсорбционной насыщенности затравки на скорость полимеризации (прививки) на второй стадии 96
4.4 Определение степени прививки полимера БС-65/А 100
4.5 Основы технологии процесса получения бутадиен- стирол-акрилатного латекса БС-65/А 101
5. Синтез и свойства латекса привитого карбоксилсодержащего бутадиен-акрилатного сополимера 106
5.1 Исследование влияния различных инициаторов на синтез и свойства латексов привитых бутадиен-акрилатных сополимеров 106
5.2 Синтез и свойства латексов привитых сополимеров бутадиена 109
Выводы 116
Список использованных источников 118
Приложения 128
- Синтез и свойства привитых сополимеров
- Методика проведения сополимеризации
- Исследование влияния различных компонентов на параметры процесса полимеризации и свойства затравочного латекса бутадиен-стирольного сополимера БС-65
- Исследование влияния степени адсорбционной насыщенности затравки на скорость полимеризации (прививки) на второй стадии
Введение к работе
В настоящее время латексы получили широкое распространение в различных областях народного хозяйства. Их успешно используют в шинной (для пропитки шинного корда), в лакокрасочной (для производства вододисперсионных красок), в бумажной (для проклейки и пропитки целлюлозного волокна, бумаги) и других отраслях промышленности.
Замена латексами растворов полимеров позволяет исключить применение токсичных, огнеопасных и дорогих растворителей из технологических процессов переработки полимеров. Однако на предприятиях нашей страны выпускается не достаточно широкий ассортимент синтетических латексов, пригодных для производства товаров народного потребления /1/. Перспективными в данном вопросе являются разработки композиционных материалов на основе карбоксилсодержа-щих бутадиен-стирольных латексов. Использование в качестве мономеров бутадиена, метакриловой кислоты, стирола, метилметакрилата сообщает этим композициям хорошую эластичность, адгезию к различным субстратам, достаточную когезию, а сравнительно низкая стоимость латексов делает эти композиции экономическими выгодными для применения.
В последнее время внимание специалистов привлекают модифицированные (привитые) полимерные материалы, получаемые затравочной эмульсионной полимеризацией, которые за счет своего химического состава и структуры основной и боковых цепей могут обеспечить ряд ценных свойств, присущих графт-сополимерам. Метод затравочной полимеризации дает возможность без существенного изменения технологии процесса в целом варьировать состав и свойства конечных продуктов и за счет этого значительно расширить области их применения
при обеспечении требуемого качества целевых материалов. Введение компонентов с активными функциональными группами в состав полимерной цепи на основе бутадиена и стирола может существенно изменять свойства этих сополимеров 121. Наличие в полимерной цепи нескольких функциональных групп увеличивает эффект модификации. Мономеры с функциональными группами могут применяться при получении высококачественных синтетических каучуков и латексов, присадок к топливам и маслам, синтетических и искусственных волокон, синтетических смол, стеклопластиков, лаков, эмалей и политур, бумаги, картона, асбестотехнических изделий, ионообменных материалов, кинофотоматериалов, материалов для полиграфической промышленности и многих других полимерных материалов. Среди мономеров с функциональными группами важное место занимают ненасыщенные кислоты, их сложные эфиры (метакриловая, акриловая, фумаровая, ма-леиновая, итаконовая и др.), в том числе содержащие в алкоксирадика-ле различные функциональные группы. Наличие остатка ненасыщенной кислоты придает соединениям этого класса способность к полимеризации и сополимеризации, а возможность варьирования ал-коксирадикала позволяет получать широкий ассортимент мономеров, отличающихся составом и структурой.
Российский рынок нуждается в ассортименте недорогих конку-рентноспособных акриловых и акрилстирольных латексов. Поэтому целью данной работы является разработка основ технологии синтеза латексов привитых акриловых сополимеров, используемых в различных отраслях промышленности на основе промышленных крупнотоннажных латексов БС-65 и СКД-1.
Синтез и свойства привитых сополимеров
Синтетические латексы как товарные продукты приобрели большое значение после второй мировой войны вследствие большей эффективности их использования взамен растворов полимеров по технологическим и токсико-эко логическим преимуществам. Также интерес к товарным латексам обусловлен легкостью их переработки с низкими энергетическими затратами. В связи с этим постепенно выявились особенности технологии получения товарных латексов /37/, которые заключаются в следующем: 1 Получение латексов с максимально возможной концентрацией (со.) не менее 45-50 %. 2. Повышенная конверсия мономеров. В настоящее время достигается максимально возможная конверсия мономеров не менее 97-99 %, а в ряде случаев - 100 %. 3. Низкое содержание остаточных мономеров. Требования к содержанию остаточных мономеров, например стирола, у латексов в ведущих странах составляют не более 0,0005 %, в то время как при синтезе бутадиен-стирольного латекса этот показатель находится на уровне 0,05 %. 4. Выполнение вышеприведенных требований позволяет синтезировать латексы во многих случаях без отгонки непрореагировавших мономеров, что значительно удешевляет стоимость латекса.
Таким образом, рассмотренные преимущества и тенденции развития технологии получения латексов показывают, что все новые технологические приемы направлены на снижение стоимости латекса за счет снижения издержек на его получение, а также резкого уменьшения эколого-токсикологического воздействия полимерных материалов на основе латекса на окружающую среду и человека.
Синтетические латексы получают как по непрерывной технологии, которая весьма близка к технологии получения соответствующих каучуков и пластиков и обязательно включает в себя стадию отгонки остаточных мономеров, так и по периодической схеме, позволяющей применять специальные приемы исчерпывания остаточных мономеров («дополимеризацию»), которая характерна, например, для акриловых латексов. В этом случае недостаточная термическая стабильность запрещает применение отгонки мономеров. Поэтому в большинстве патентов и реально существующих технологиях применяется «дополиме-ризация» под воздействием малоактивных гидропероксидов (гидропероксид трет-бутила) и активаторов, в качестве которых часто используют железо-трилоновый комплекс /38/.
Процессуальную схему получения товарных латексов можно представить следующим образом: низким содержанием остаточного мономера (0,1 - 0,5 %). Недостатком суспензионной полимеризации является то, что она не обеспечивает получение материалов с высокими показателями прочности материалов.
В связи с тем, что эмульсионная полимеризация по сравнению с другими методами обладает рядом преимуществ, которые заключаются в том, что процесс протекает с большей скоростью, легко оформляется по непрерывной схеме и хорошо регулируется, все большее внимание уделяется получению привитых сополимеров в эмульсии. Эмульсионная прививочная полимеризация по сравнению с блочным и блочно -суспензионным методами позволяет вводить в полимеризационную систему более 50 % другого полимера /58/. Кроме того, эмульсионный способ прививочной полимеризации позволяет использовать полимеры, не растворимые в мономерах 2-ой стадии. Эмульсионный метод прививочной полимеризации также является одним из распространенных методов получения ударопрочных материалов. Для получения привитых сополимеров эмульсионным методом используют затравочный латекс, к которому добавляют мономеры, ПАВ, инициаторы, агенты передачи цепи и другие добавки.
Концентрация эмульгатора оказывает влияние не только на размер частиц эластомерного латекса, но и на скорость прививочной полимеризации, а также на структуру привитого сополимера. Повышение концентрации эмульгатора снижает степень прививки полимеров к каучуку. Для инициирования латексной прививочной полимеризации используются: персульфаты аммония и щелочных металлов, пероксид водорода, гидропероксиды алкилов, пероксид бензоила и окислительно-восстановительные системы. Однако, степень прививки зависит от химической природы инициатора /59/. Так, например, было показано, что в процессе полимеризации метилметакрилата в присутствии поли стирола, инициируемом перекисью бензоила, образуются значительные количества привитого сополимера; при использовании же в качестве инициаторов азо-бис-изобутиронитрила или перекиси трет-бутила количество образующегося привитого сополимера значительно меньше. Подобный результат был получен и при изучении реакций прививки на каучук, причем, как было найдено, перекись бензоила является эффективным инициатором реакции прививки, в то время как азосоединения не инициируют реакцию образования привитого сополимера /60/.
Большое влияние на свойства материалов оказывают физико-механические свойства эластомера, такие, как степень его вулканизации и разветвления, вязкость по Муни. Необходимая степень сшивки достигается, как правило, путем использования сшивающих агентов и регуляторов молекулярной массы. На степень прививки могут оказывать влияние концентрация инициатора и содержание эластомера в реакционной массе, размер частиц затравочного латекса и температура полимеризации /61/. В отличие от блочного способа привитой сополимер при эмульсионной прививочной полимеризации образуется на всем протяжении реакции полимеризации. Методом эмульсионной полимеризации можно осуществлять синтез привитого сополимера акрило-нитрила и стирола в мольном соотношении 5 : 1 - 50 : 1 в присутствии эластомерного сополимера бутадиена-1,3 с акрилонитрилом /62/. Привитую сополимеризацию проводят в водной среде в бескислородных условиях при 0 - 100 С в присутствии радикального инициатора.
В последнее время уделяется внимание разработке условий по-стадийного процесса полимеризации и сополимеризации. Японскими учёными /63/ был предложен способ получения латексов сополимеров с ярко выраженной гетерогенной структурой, с улучшенной ударо-прочностью. Эти термопластичные сополимеры получают трёхступенчатой полимеризацией мономерной смеси, содержащей виниларомати
Методика проведения сополимеризации
Получение латекса-затравки. Процесс сополимеризации осуществлялся в стеклянных реакторах емкостью 0,5 и 0,8 л. Они оборудованы специальными пробками с тремя прокладками (две на основе бутилкаучука, одна на основе бута-диен-нитрильного каучука) и металлической шайбой. Реакторы для перемешивания и поддержания заданной температуры укреплялись в водном термостате на подвижном роторе-держателе, скорость вращения ротора - 0,8 с" . Процесс полимеризации проводился до достижения максимальной конверсии. Загрузка компонентов осуществлялась в следующей последовательности: 1. водная фаза (раствор эмульгатора, диспергатора, электролита, рон галита) 2. стирол, МАК, регулятор молекулярной массы, бутадиен-1,3, ини циатор. Полное удаление кислорода обеспечивалось испарением избытка бутадиена. Температура сополимеризации поддерживалась с точностью ± 1 С. Степень превращения мономеров по ходу процесса определялась по сухому остатку латекса. Конверсия мономеров на первой стадии не менее 95 %. Проведение прививочной полимеризации. Получение затравочных латексов на первой стадии проводилось как указано выше, или применялись промышленные латексы БС-65 и СКД-1. Полученные латексы использовались на второй стадии полимеризации при получении привитых сополимеров при следующем порядке загрузки по рецепту: 1. водная фаза (затравочный латекс, эмульгатор, диспергатор, электролит, ронгалит, вода) 2. метакриловая кислота, бутилакрилат, метилметакрилат, инициатор. Далее процесс полимеризации проводился, как указано выше, до полного исчерпывания мономеров. Определение рН водных растворов осуществлялось на универсальном ионометре ЭВ-74 в соответствии с инструкцией к прибору. Адсорбционная насыщенность латексов исследовалась методом тензиометрического титрования /97/. Определение сухого остатка дисперсии сополимера, основанное на гравиметрическом определении навески сополимера после выпаривания, проводилось по методике /98/. Вязкость латекса определялась по времени истечения испытуемой жидкости на вискозимерте ВЗ-204 /98/. Оптическая плотность латексов определялась на фотоэлектрока-лориметре (ФЭК-56) не менее, чем для двух светофильтров /98/. Поверхностное натяжение измерялось на приборе Дю-Нуи /99/. Размер частиц латекса определялся методом светорассеяния /85/. В виду того, что метод светорассеяния для определения размера частиц содержит большое число расчётов с построением промежуточных графиков, увеличивающих процент ошибки анализа, для повышения скорости обработки первичных результатов эксперимента и повышения точности расчёта размера частиц была использована программа ЭВМ /100/. Адгезионная прочность покрытий определялась методами решётчатых и параллельных надрезов /101/. Определялась светостойкость (стойкость к ультрафиолетовому облучению) - ГОСТ 21903-76.
Определялась адгезионная прочность латексного полимера с шинным кордом - ГОСТ 23785.7 - 89.
Одним из наиболее перспективных направлений применения бу-тадиен-стирол-карбоксилсодержащих латексов является их использование в качестве связующего для покрытий /50/. Учитывая свойства ак-рил-стирольных и акриловых латексных пленкообразователей, широко применяемых в промышленности, представляет большой интерес синтез и применение латексов привитых бутадиен-стирол-акрилатных сополимеров, что позволяет создать пленкообразователи с новым комплексом потребительских свойств при значительно более низкой цене по сравнению с полиакрилатами. Поэтому синтезируемые в данной работе латексы привитых сополимеров предлагается использовать в качестве недорогих пленкообразователей лакокрасочных материалов.
Синтез латексов привитых сополимеров осуществлялся в две стадии: 1 стадия - синтез затравочного бутадиен-стирольного сополимера, обеспечивающего основные прочностные характеристики, или применение промышленного латекса БС-65 в качестве «затравки». 2 стадия - синтез привитого (графт-) сополимера, в значительной мере обеспечивающего как эластичность полимерного продукта, так и его пленкообразующие и адгезионные свойства. В связи с требуемыми характеристиками привитых сополимеров осуществлялся выбор мономеров, входящих в рецепты 1-ой и 2-ой стадий полимеризации. В рецепте первой стадии использовались такие недорогие мономеры как бутадиен, стирол и МАК. Наличие значительного количества звеньев стирола обеспечивает требуемую прочность, звенья бутадиена придают эластичность, а также, должны обеспечить необходимую вы сокую степень прививки по а-СН2 и двойным связям в цепи на затравочный полимер (жесткое ядро) мономеров 2-ой стадии полимеризации. Введение звеньев МАК повышает адгезионные характеристики, прочность получаемых продуктов и стабильность латексов /42/. С целью улучшения пленкообразующих свойств промышленного латекса БС-65 были проведены исследования по влиянию отдельных компонентов рецепта, в том числе содержания МАК и степени ее предварительной нейтрализации (рмак), на свойства латекса. Изучалась кинетика сополимеризации бутадиена со стиролом в зависимости от дозировок эмульгатора, инициатора, метакриловой кислоты и способов ее подачи, а также от различного содержания дисперсионной среды при получении карбоксилатного латекса БС-65. Также изучалось влияние компонентов рецепта на параметры процесса полимеризации и свойства получаемых латексов. Эти исследования были направлены на получение затравочного латекса БС-65, обладающего наилучшим комплексом свойств. После внедрения рекомендаций по рецепту и технологии синтеза латекса БС-65 в производство (см. разделы 3.4 и 3.4.1), серийный латекс применялся в качестве «затравки». Синтезированный латекс БС-65 с полученным в процессе синтеза высоким выходом полимера без последующей обработки (отгонки мономеров) предназначался для проведения 2-ой стадии полимеризации -получения привитого карбоксилсодержащего бутадиен-стирол-акрилатного сополимера. При использовании метода привитой полимеризации, исключается дорогостоящая и энергоемкая стадия отгонки стирола из латекса. Она заменяется на привитую полимеризацию, в которой связывается остаточный стирол. В результате отпадает необходимость в проведении деполимеризации, что повышает конкурентную способность, снижает цену за счет исключения стадии отгонки с водяным паром, не требует дополнительного времени реакции в 25-30 часов (на 1-ой стадии) при синтезе товарного БС-65, так как конверсия на 1-ой стадии синтеза затравочного латекса БС-65 обычно не превышает 95-97 %.
Исследование влияния различных компонентов на параметры процесса полимеризации и свойства затравочного латекса бутадиен-стирольного сополимера БС-65
Латекс бутадиен-стирольного сополимера предназначен для использования в качестве затравочного при получении латексов привитых карбоксилсодержащих бутадиен-стирол-акрилатных сополимеров, которые, в свою очередь, предлагается использовать в качестве плен-кообразователей лакокрасочных материалов нового поколения. Свойства таких продуктов зависят от целого ряда факторов и, прежде всего, от параметров процесса полимеризации. Поэтому в данной главе изучалась зависимость параметров процесса полимеризации и свойств затравочного бутадиен-стирольного латекса от дозировок компонентов рецепта.
Изучена зависимость параметров процесса полимеризации и свойств синтезируемых бутадиен-стирольных латексов от различных дозировок эмульгатора - сульфонола НП-3. Результаты приведены в таблице 2.
В процессе синтеза образования коагулюма не наблюдалось. Выход полимера составил около 100 %. В значениях размера частиц ла текса с увеличением концентрации эмульгатора наблюдалась тенденция к некоторому увеличению, что подтверждается данными таблицы 2 по величинам а, вязкости и Р j. В результате исследования выбрано содержание сульфонола в рецепте, равное 4 мае. ч., при котором достигается 100 %-ная конверсия мономеров и высокая стабильность латекса в процессе полимеризации.
Изучена зависимость параметров процесса полимеризации и свойств синтезируемых бутадиен-стирольных латексов от различных дозировок инициатора - ПСК. Результаты приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Зависимость параметров процесса полимеризации и свойств бутадиен-стирольных латексов от содержания инициатора
С увеличением дозировки инициатора в реакционной системе (таблица 3) образуется большее количество активных центров, следовательно, увеличивается число частиц, а их размер соответственно уменьшается. В связи с этим увеличивается суммарная поверхность ла-тексных глобул, что ведет к снижению адсорбционной насыщенности и увеличению поверхностного натяжения. При содержании ПСК 0,7 мас.ч. в процессе синтеза наблюдалось образование коагулюма, по-видимому, из-за недостатка эмульгатора (которого в рецепте содержится всего 4 мас.ч.) по отношению к числу полимерно-мономерных частиц (их поверхности).
Изучена зависимость параметров процесса полимеризации и свойств синтезируемых карбоксилсодержащих бутадиен-стирольных латексов от различного содержания МАК при степени нейтрализации кислоты Рмак-Ю %. Результаты приведены в таблице 4. Таблица 4 - Зависимость параметров процесса полимеризации и свойств карбоксилсодержащих бутадиен-стирольных латексов от со держания МАК
Из приведенных данных видно, что с увеличением содержания МАК выход полимера уменьшается, наблюдается общая тенденция роста размера частиц, уменьшения поверхностного натяжения и вязкости латекса. Поэтому представляет несомненный интерес продолжить исследования по влиянию рмак на параметры процесса полимеризации, так как в основном бутадиен-стирольные карбоксилатные латексы получают с содержанием МАК от 1 до 5 мае. ч.
Изучена зависимость параметров процесса полимеризации и свойств синтезируемых бутадиен-стирольных латексов от различного содержания дисперсионной среды. Результаты приведены в таблице 5. Таблица 5 - Зависимость параметров процесса полимеризации и свойств бутадиен-стирольных латексов от содержания дисперсионной среды
При синтезе образца с максимальным содержанием дисперсионной среды 180 мае. ч. наблюдалось образование коагулюма, что можно объяснить снижением концентрации эмульгатора в системе. При этом образуется много мелких частиц, т.е. удельная концентрация ПАВ на поверхности частиц падает, и в результате при конверсии более 50 % образуется коагулюм. Тенденция снижения размера частиц при увеличении количества дисперсионной среды четко прослеживается от 1 к 4 образцу, так как уменьшается вероятность агрегации частиц. Полученные результаты, приведенные в талицах 2-5, позволили выбрать диапазон изменения компонентов рецепта, в котором целесообразно провести дальнейшие исследования.
Данные кинетики сополимеризации бутадиена со стиролом и МАК при использовании водорастворимого инициатора ПСК представляют несомненный интерес для получения устойчивого затравочного латекса, а также для понимания топохимии эмульсионной сополимеризации гидрофобных мономеров с гидрофильным мономером. Поэтому в работе было изучено влияние различных дозировок эмульгатора - сульфонола НП-3, инициатора - ПСК, метакриловой кислоты, а также влияние различного содержания дисперсионной среды на скорость полимеризации и определены порядки реакции по перечисленным компонентам.
Синтез карбоксилсодержащего бутадиен-стирольного латекса БС - 65 проводился по рецепту, приведенному в таблице 6. Таблица 6 - Рецепт синтеза затравочного бутадиен-стирольного латекса
Исследование влияния степени адсорбционной насыщенности затравки на скорость полимеризации (прививки) на второй стадии
Как известно /57/, при синтезе латексов привитых сополимеров большую роль играет адсорбционная насыщенность затравочных латексов, и, соответственно, количество эмульгатора, в том числе свободного, в реакционной среде.
В данной работе проводились исследования по изучению процесса прививочной сополимеризации при синтезе латексов карбоксилсо-держащих бутадиен-стирол-бутилакрилат-метилметакрилатных сополимеров БС-65/А при использовании в качестве латекса-затравки карбоксилатного бутадиен-стирольного сополимера БС-65.
Изучение процесса проводилось при использовании затравочных бутадиен-стирольных латексов с разной степенью адсорбционной насыщенности (60 - 100 %), что достигалось путем добавления различного количества эмульгатора к затравке БС-65. В результате были получены кинетические кривые процесса синтеза латексов привитых сополимеров, которые представлены на рисунках 17, 18. Определены свойства синтезированных латексов (таблица 27).
Рисунок 17 - Кинетические кривые синтеза привитых карбоксилсо-держащих латексов БС-65/А с разной степенью адсорбционной насыщенности затравочного латекса Обработка кинетических данных (расчет скорости полимеризации) проводилась с использованием ЭВМ. Скорость полимеризации выражается следующим уравнением: Wp = ((Да М) / (At Vp )) 1000 , где Да - изменение конверсии, мол. д.;
Экспериментом установлено, что при адсорбционной насыщенности затравочного латекса 60 % получаемый латекс привитого сополимера получается нестабильным и в процессе полимеризации наблюдается образование коагулюма (табл. 27). Из рисунков 17, 18 видно, что максимальная начальная скорость полимеризации наблюдается при адсорбционной насыщенности затравочного латекса 100 %. Оптимальной является степень адсорбционной насыщенности 70-80 %. В этом случае применяемого количества эмульгатора вполне достаточно, чтобы насытить поверхность частиц латекса-затравки и стабилизировать вновь образующиеся частицы акрилового сополимера молекулами эмульгатора. Поскольку образование привитого сополимера должно происходить только в частицах латекса-затравки, то увеличение концентрации эмульгатора и связанное с этим возникновение новых частиц латекса приведут к снижению выхода по прививке /111/.
В случае адсорбционной насыщенности 80 % и ниже в водной фазе содержание эмульгатора значительно ниже ККМ. Считая, что возникновение новых частиц связано с их стабилизацией, то в этих условиях (низкой концентрации свободного ПАВ) процесс полимеризации будет протекать в основном в частицах латекса-затравки /111/, или они будут захватывать новые частички акрилового сополимера. Согласно /102/ эмульсионная полимеризация акрилатов протекает с зарождением частиц в водной фазе по двум механизмам: флокуляционному и микрокапельному. При низком содержании ПАВ в системе новые частицы слабо стабилизированы и, видимо, флокулируют с частицами затравки.
В результате проведенных экспериментов выбрано значение адсорбционной насыщенности затравочного латекса, равное 75 %, при котором, видимо, достигается образование только привитых сополимеров при высоком выходе и высокой стабильности латексов при их получении.
Для определения степени прививки был использован метод избирательного растворения. В качестве растворителя применялся этилаце-тат (ЭА), растворяющий только акриловый полимер. Для этого синтезировали латекс акрилового сополимера состава второй стадии по рецепту, приведенному в таблице 15, и определили растворимость сополимера в ЭА, которая составила 96-98 %. На основе этого был сделан вывод о пригодности данного метода для оценки степени прививки по растворимости непривитого сополимера 2-ой стадии в ЭА. Результаты определения степени прививки акрилатного полимера представлены в таблице 28. Таблица 28 - Определение степени прививки акрилатного полимера
Полученные результаты показывают, что степень прививки акрилатного полимера весьма высока (около 80 %). Несмотря на образование новых частиц, их число весьма мало (при исходной Pj=75 %) и процесс преимущественно идет по механизму образования привитого полимера. Увеличение размера частиц латекса второй стадии до 180 нм по сравнению с размером частиц затравочного латекса (130 нм) показывает, что практически весь привитой и непривитой акрилат полиме
Похожие диссертации на Синтез и свойства привитых карбоксилатных бутадиен-стирол-акрилатных латексов
