Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Композиционные материалы на основе бутадиен-стирольных каучуков

Никулин С. С., Пугачева И. Н., Черных О. Н.,

12.1. Получение водной эмульсии на основе модифицированных олигомеров

Латексы, представляющие собой водную дисперсию эластомеров, стабилизированную эмульгаторами, с успехом используются в шинной и резинотехнической промышленности, в производстве лакокрасочных материалов, для пропитки и покрытий бумаги, в составах клеевых композиций и других [87]. Кроме того латексы являются промежуточным этапом производства каучуков, получаемых методом эмульсионной (со)полимеризации, которые обладая хорошим комплексом физико-механических свойств и широко применяются для производства шин, резинотехнических изделий [141, 142].

Большинство опубликованных научных работ, посвящены синтезу полимерных материалов (со)полимеризацией  мономеров (бутадиена, стирола, нитрилакриловой кислоты и др.) в эмульсиях в присутствии радикальных инициаторов. Используемые в процессе (со)полимеризации мономеры должны обладать достаточно высокой степенью чистоты. Поэтому данный  способ получения водных дисперсий мало пригоден в тех случаях, когда в полимеризуемых мономерах присутствуют примеси, ингибирующие процесс радикальной (со)полимеризации. Он также мало эффективен и при получении водных дисперсий полимеров на основе отходов  и побочных продуктов некоторых нефтехимических производств, так как не удается достичь высокой конверсии по мономерам и  увеличиваются затраты на их удаление из латекса методом водной дегазации. Это усложняет технологический процесс, повышает энергозатраты и увеличивает себестоимость получаемых полимерных материалов. Высокая стоимость полимерных материалов, изготавливаемых на основе отходов нефтехимии, снижает их конкурентную способность, так как в большинстве случаев синтезированные продукты не обладают комплексом требуемых показателей  и могут найти лишь ограниченное применение в качестве добавок в некоторые композиционные составы.

Как было  показано в работах [99, 100], на основе отходов и побочных продуктов нефтехимических производств (со)полимеризацией в растворе или массе в присутствии как ионных, так и радикальных инициаторов могут быть получены полимерные материалы с достаточно высоким выходом. Перспективным направлением можно считать получение на основе низкомолекулярных сополимеров, синтезированных из отходов и побочных  продуктов нефтехимических производств, искусственных водных дисперсий с использованием тонкого механического диспергирования раствора исходного сополимера в водной фазе, содержащей в качестве стабилизаторов поверхностно-активные вещества, с последующей отгонкой растворителя и с вводом полученной дисперсии в латекс на завершающей стадии процесса коагуляции. Возможность такой модификации была показана в работах [136, 137].

Существенным недостатком процесса, предложенного в работах [136, 137] является то, что для диспергирования используется углеводородный раствор низкомолекулярного полимерного материала с концентрацией 50 - 70 %. Это приводит к появлению новой, дополнительной стадии - отгонки углеводородного растворителя из получаемой водно-полимерной дисперсии.

Целью данного исследования было получение на основе модифицированных полимерных материалов стабильной водноолигомерной эмульсии (ВОЭ) и использование ее при получении эмульсионных каучуков. Интерес к применению модифицированных НСПМ базируется на том, что полученные продукты представляют собой маслообразные жидкости при нормальных условиях, приближающиеся по своим свойствам к техническим  маслам, которые широко используются в производстве маслонаполненных каучуков [143].

Предварительные исследования показали, что применение для диспергирования в водной фазе немодифицированного НСПМ и масла ПН-6 без растворителя не привело к получению стабильной эмульсии. Это связано с тем, что данные продукты обладали повышенной вязкостью и для хорошего их диспергирования, необходимо было бы применять более специфичное оборудование. Для получения эмульсии обладающей стабильностью в немодифицированный олигомер и масло ПН-6 вводили 10 - 20 % растворителя - толуола. При диспергировании в водной фазе модифицированных олигомеров стабильная эмульсия образуется без дополнительного использования растворителя. Стабильную эмульсию на основе малеинезированного НСПМ можно получить и без дополнительного введения ПАВ, а за счет его эмульгирования в 2 % растворе гидроксида калия или натрия.

Полученная эмульсия имела сухой остаток 32 - 39 %. Установлено, что система обладающая удовлетворительной устойчивостью к  расслоению  может  быть получена  при  содержании  эмульгатора - канифольного  мыла ~ 6,0 %,  лейканола ~ 0,5 % на НСПМ, масло ПН-6. Уменьшение дозировки канифольного мыла до 5,0 % приводит к снижению стабильности получаемой дисперсии.

В ранее опубликованных работах [136, 137] была показана возможность применения полимерных материалов на основе отходов нефтехимии для приготовления не только воднополимерной дисперсии, но и воднополимерноантиоксиданитной дисперсии (ВПАД) с последующим её вводом в латекс бутадиен-стирольного каучука на завершающей стадии процесса выделения. Базируясь на полученных положительных результатах, была приготовлена с использованием вышеприведенной рецептуры водноолигомерноантиоксидантная эмульсия (ВОАЭ) с использованием антиоксидантов аминного или фенольного типа. С этой целью в модифицированный НСПМ вводили расчетные количества антиоксидантов ВС-30А, ВТС-150, и перемешивали до однородного состояния. После чего на основе полученной смеси готовили водную эмульсию вышеприведенного состава.