Наиболее распространенными каучуками общего назначения

, получаемыми полимеризацией в эмульсии, являются бутадиен-стирольные (a-метилстирольные). Кроме того, этим методом получают ряд каучуков специального назначения – бутадиен-нитрильные, хлоропреновые, фторкаучуки и другие, а также широкий ассортимент синтетических латексов.

БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНЫЕ ЛАТЕКСЫ.

СКС-65ГП, СКС-65ГПБ, СКС-С Бутадиен

вулканизованные пленки характеризуются высокой эластичностью, прочностью и малыми остаточными удлинениями (5–10%). Эти характеристики можно улучшить введением в состав полимера полярных групп, обычно карбоксильных.

Применение: производство вводно-дисперсионных лакокрасочных материалов, легкой, бумажной промышленности и промышленности строительных материалов, применяется в производстве разнообразных покрытий, полимерных композиций. Благодаря высокой адсорбционной насыщенности (до 80%) латекс устойчив к механическим воздействиям, изменению рН и введению наполнителей, пенорезина, широко применяемая в мебельной, автомобильной, кожевенно-обувной, строительной и других отраслях промышленности.

БУТАДИЕН-НИТРИЛЬНЫЕ И ИЗОПРЕН-НИТРИЛЬНЫЕ ЛАТЕКСЫ.

БСНК-32,5/26/1,5 БН-33/1

масло-, бензостойкость, сопротивление абразивному износу, адгезия к полярным субстратам, дереву, бетону, металлам, коже и т.д. недостаточная стойкость к низким и высоким температурам

ХЛОРОПРЕ-НОВЫЕ ЛАТЕКСЫ.

Хорошая клеящая способность, прочность при растяжении невулканизованного геля 1,5 МПа, а вулканизованные пленки обладают высокими физико-механическими показателями в ненаполненном состоянии(тонкостенные изделия).Высокая полярность полимера, пленки имеют превосходную озоностойкость, маслостойкость, газонепроницаемость и огнестойкость и высокое сопротивление окислению Недостаток латексов –невысокая морозостойкость и склонность к дегидрохлорированию при длительном хранении или нагревании.

Применение: тонкостенные резиновые изделия - перчатки (технические и защитные, стойкие к химически агрессивным средам и некоторым растворителям), шаропилотные, радиозондовые оболочки, пропитка тканей, губчатые изделия, клеи, атмосферостойкие краски, искусственная кожа и др.

Будучи двухфазными коллоидными дисперсиями, латексы не являются термодинамически устойчивыми системами, однако на практике удается подобрать такие типы и концентрации эмульгаторов, соотношение фаз и условия эмульсионной полимеризации, что латекс получается довольно устойчивым в процессе синтеза, предварительной переработки (дегазация, перекачивание, транспортировка по трубопроводам и т.д.) и некоторого срока хранения.

Только снижением поверхностного натяжения на границе фаз (за счет введения ПАВ) необходимой стабильности системы достичь невозможно, и одна из функций эмульгатора состоит в создании определенного энергетического барьера, препятствующего сближению и непосредственному контакту латексных частиц.

Можно выделить два типа энергетических барьеров: электростатическийи структурно-механический. Первый обусловлен тем, что вследствие наличия адсорбционного слоя эмульгатора частицы полимера в латексе заряжены по отношению к близлежащим слоям водной фазы. Для латексов, полученных с использованием ионогенных эмульгаторов, характерно существование на межфазной границе двойного электрического слоя. Частица полимера, покрытая адсорбированными поверхностно-активными ионами (чаще всего анионами), несет определенный электрический заряд. Внешняя обкладка двойного электрического слоя образована ионами противоположного заряда и состоит из двух частей. Определенная часть ионов водной фазы связана с поверхностью частиц не только электростатическими, но и адсорбционными силами, образуя плотный слой, который перемещается в водной среде вместе с частицей. Другая часть ионов образует рыхлый (диффузный) слой, плотность которого быстро падает по мере удаления от поверхности частицы, и ионы диффузного слоя вместе с частицей не перемещаются. Это приводит к определенной разности потенциалов между поверхностью полимера и водной средой (электрокинетический, или z-потенциал), которая для ионогенных ПАВ может достигать нескольких десятков милливольт.

В латексах, стабилизированных неионогенными ПАВ или водорастворимыми полимерами, частицы обычно несут небольшой отрицательный заряд, связанный с избирательной адсорбцией имеющихся в водной фазе анионов (преимущественно НО ^–). Значение z-потенциала таких латексов примерно на порядок ниже, чем у латексов с ионогенными эмульгаторами.

Структурно-механический барьер связан с образованием плотных гидратных оболочек адсорбционных слоев на поверхности латексных частиц. Соотношение вкладов этих двух факторов в агрегативную устойчивость латекса зависит от природы применяемых эмульгаторов. По-видимому, в случае ионогенных ПАВ бóльшую роль играет электростатическое отталкивание частиц, тогда как для неионогенных – более важным оказывается структурно-механический барьер.

Устойчивость латексов к действию повышенных температур важна при отгонке незаполимеризовавшихся мономеров, проводимой практически для всех эмульсионных каучуков и латексов. Наименее устойчивы к действию повышенных температур латексы, стабилизированные неионогенными ПАВ, коагулирующие при температурах около 80^оС. Для термической коагуляции латексов с анионактивными эмульгаторами необходимо воздействие температур 120÷150^оС в течение нескольких суток. Особым случаем термической дестабилизации латексов является термосенсибилизация, протекающая в присутствии специально вводимых веществ, которые мало влияют на стабильность латекса при обычных температурах, но вызывают его коагуляцию при нагревании. На термосенсибилизации основан один из способов получения резиновых изделий из латексов.

К числу физических дестабилизирующих воздействий относится замораживание – оттаивание.

Коагуляция латексов под действием электролитов является основным способом выделения каучуков и широко применяется при переработке товарных латексов. При введении в латекс электролита уменьшается значение z-потенциала, что снижает энергетический барьер и приводит к повышению вероятности слипания частиц при их столкновении. При определенной концентрации электролита дестабилизация частиц происходит столь глубоко, что каждое столкновение приводит к их слипанию, и скорость процесса перестает зависеть от количества вводимого коагулянта. Такой процесс называют быстрой коагуляцией, а концентрацию электролита, при которой он начинается – порогом быстрой коагуляции. Порог быстрой коагуляции зависит не только от природы электролита, но и от типа и концентрации примененного эмульгатора.

При отсутствии перемешивания в латексе постепенно образуется пространственная сетка взаимодействующих частиц, которая самопроизвольно уплотняется с выпрессовкой водной фазы (синерезис). Желатинирование широко применяется при получении из латексов различных резиновых изделий.

Наиболее распространенный способ коагуляции (хлоридом натрия и серной кислотой) требует большого расхода электролита. Вся эта соль уходит в систему сточных вод, и, попадая в природные водоемы и почву, вызывает их загрязнение.

Расход электролита сильно зависит от природы эмульгатора.

Сушка выделенного в виде крошки каучука осуществляется либо в конвейерных воздушных сушилках, либо в шнековом агрегате, состоящем из экспеллера и экспандера (аналогично с процессом сушки каучуков растворной полимеризации).

Концентрированные латексы необходимы при изготовлении клеев, губчатой резины и маканных изделий. Работы по получению таких латексов в настоящее время проводятся в двух направлениях: получение концентрированных латексов непосредственно в процессе полимеризации и повышение сухого остатка в готовых латексах с применением различных методов концентрирования.

В промышленности применяют следующие способы для повышения содержания сухого остатка в готовых латексах: сливкообразование, центрифугирование, вымораживание, упаривание и ультрафильтрование.

При концентрировании синтетического латекса необходимо учитывать его специфические свойтва, затрудняющие практическое осуществление процесса: термическую неустойчивость, чувствительность к механическим воздействиям, способность к пленко- и пенообразованию.

Водные дисперсии неэмульсионных полимеров концентрируются упариванием или центрифугированием. Искусственные водные дисперсии имеют частицы полимера больших размеров - 7500 -100000 нм. При начальной концентрации сухого вещества 15-30% после сепарации получают концентрат с содержанием сухого вещества 50- 60% и серум с содержанием сухого вещества 6- 15%. Для снижения потерь полимера серум концентрируется дополнительно.

Для упаривания натурального латекса используется аппарат представляющий собой вращающийся цилиндр с двойными стенками. Внутри цилиндра свободно размещается другой цилиндр. Обогрев латекса осуществляется горячей водой, а упаривание – за счет продувки воздуха над нагретым латексом.

Непрерывное концентрирование латекса в вакууме можно осуществлять в колонном аппарате пленочного, распылительного или тарелочного типа. Латекс циркулирует в системе до тех пор, пока содержание полимера в нем не достигнут желаемой величины. В качестве испарителя применяют стандартный пластичный теплообменник с пластинами из нержавеющей стали, обладающими большой жесткостью.

Из всех рассмотренных установок наиболее предпочтительно применение колонного аппарата с пластинчатым теплообменником. К его преимуществам относится непрерывность процесса, простота конструкции, относительная легкость эксплуатации и небольшие энергетические затраты.

Кроме того, для концентрирования латексов широко применяем аппарат, представляющий собой вертикальный цилиндрический пленочный аппарат. В таких аппаратах ротор улавливает капели и пены кипящего латекса и отбрасывает их за счет центробежной силы на стенку. В этом случае ротор выполняет функцию каплеотбойника.

Дата добавления: 2015-08-17