Синтез бутадиен-стирольных каучуков эмульсионной полимеризацией в присутствии эмульгаторов на основе калиевых солей смеси стеариновой и олеиновой кислот

• Автор: Султанова, Гульназ Ильфатовна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Введение

ГЛАВА 1 Литературный обзор

1.1 Эмульсионная полимеризация неполярных мономеров

1.2 Эмульгаторы в процессе эмульсионной полимеризации

1.3 Высшие карбоновые кислоты и их производные производство и потребление

1.4 Классификация полимеризационных эмульсионных систем по

эмульгатору

1.5 Свойства растворов эмульгаторов

1.6 Роль ионогенного эмульгатора

1.6.1 Область малых концентраций эмульгатора

1.6.2 Область больших концентраций эмульгатора

1.7 Пенообразование при дегазации латекса ГЛАВА 2 Экспериментальная часть
2.1 Характеристика исходных веществ
2.2 Методики проведения эксперимента
2.2.1 Синтез полистирола и сополимера стирола с аметилстиролом
2.2.2 Синтез бутадиенстирольного латекса СКС
2.3 Методики анализа
2.3 1 Определение выхода полимеров
2.3.2 Определение средневязкостной молекулярной массы полистирола и сополимера стирола с аметилстиролом
2.3.3 Метод ИКспектроскопии
2.3.4 Определение остаточного мономера в латексе
2.3.5 Определение сухого остатка латекса
2.3.6 Определение устойчивости латекса к механическому и
температурному воздействию на приборе Марона
2.4 Определение коллоиднохимических свойств водных растворов ПАВ
2.4.1 Определение поверхностного натяжения методом ДюНуи
кольцевой и адсорбционной насыщенности латекса
2.4 2 Определение критической концентрации мицеллообразования
2.4.3 Определение адсорбции
2.4.4 Определение поверхностной активности ПАВ
2.4.5 Исследование мицеллообразования
2.4.6 Определение солюбилизирующей способности растворов ПАВ
2.4.7 Определение размера латексных частиц
2.5 Выделение каучука из латекса
2.6 Методы анализа каучуков
2.6.1 Определение вязкости по Муни
2.6.2 Определение массовой доли незаполимеризовавшихся
метил стирола и стирола
2.6.3 Определение потери массы при сушке
2.6.4 Определение массовой доли антиоксиданта
2.6.5 Определение массовой доли связанных стирола и аметилстирола
2.6.6 Определение массовой доли органических кислот и мыл органических кислот
2.6.7 Определение массовой доли золы
2.6.8 Определение условной прочности при растяжении, относительного удлинения при разрыве, относительной деформации после разрыва
2.7 Определение эффективности пеногасителей
ГЛАВА 3 Эмульсионная со полимеризация непредельных мономеров в присутствии калиевых солей стеариновой и олеиновой кислот их смесей
3.1 Эмульсионная полимеризация стирола в присутствии калиевых солей смеси стеариновой и олеиновой кислот
3.2 Эмульсионная сополимеризация стирола и аметилстирола в присутствии калиевых солей смесей стеариновой и олеиновой кислот
3.3 Эмульсионная сополимеризация бутадиена со стиролом
ГЛАВА 4 Исследование коллоиднохимических свойств калиевых солей жирных кислот
4.1 Поверхностное натяжение водных растворов калиевых солей жирных кислот
4.2 Мицеллообразование в смесях ПАВ на основе стеариновой и олеиновой кислот
4.2.1 Радиус мицелл
4.2.2 Мицеллярная масса
4.3 Солюбилизирующая способность водных растворов эмульгатора
ГЛАВА 5 Разработка рецептуры и условий получения пеногасителей
Выводы
Список литера туры
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
АГТНМ пеногаситель
БСК бутадиенстирольный каучук
БК бутилкаучук
ВКК высшие карбоновые кислоты ГЛБ гидрофильнолипофильный баланс Гипериз гидропероксид изопропилбензола ДБСН додецилбензолсульфонат натрия Диталп А калиевое мыло сосновой канифоли Диталп Б калиевое мыло талловой канифоли ЖК жирные кислоты ЖКТМ жирные кислоты таллового масла ИК инфракрасный
КСт калиевая соль стеариновой кислоты КОл калиевая соль олеиновой кислоты
КСтОл калиевые соли смеси стеариновой и олеиновой кислот состава
КЖК калиевые соли жирных кислот
ККМ критическая концентрация мицеллообразования
ОП продукт обработки смеси моно и диалкилфенолов оксидом этилена
Ол олеиновая кислота
ПС полистирол
ПМС иолиметилсилоксановая жидкость
ПАВ поверхностноактивные вещества
ППАВ полимеризуемые поверхностноактивные вещества
ПМЧ полимерномономерньте частицы
ПАМ поверхностноактивный мономер
РТ Республика Татарстан
СЭА сополимер этилена и акриловой кислоты СКД 1,4 цисполибутадиеновый каучук СКИ полиизопреновый каучук СКМС бутадиенаметил стирольный каучук
СКМС АРКМ бутадиенаметилстирольный каучук маслонаполненный
СКС бутадиенстирольный латекс
СКС бутадиенстирольный каучук
СК синтетический каучук
Ст стеариновая кислота
СЖК синтетические жирные кислот
ТНФФ тринонилфенилфосфит
ЯМР ядерный магнитный резонанс
а поверхностное натяжение
рСго отрицательный логарифм концентрации ПАВ
Г предельная адсорбция
0 коэффициенты диффузии молекул
Опав коэффициент диффузии ПАВ
мицрадиус мицелл
Бр коэффициент диффузии растворителя
число агрегации
Ткип температура кипения
Тпл температура плавления
р плотность
Тразл температура разложения Тзас температура застывания Е пеногасящая способность, см3с
т время оседания пены, образующейся в жидкости с добавкой иеногасителя, с XV объем пены, образующейся в жидкости с добавкой пеногасителя, см
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В качестве эмульгаторов в промышленности применение нашли соли импортных жирных кислот фракции СС, являющиеся дорогостоящими продуктами, в то время как в России имеется производство стеариновой Ст и олеиновой Ол кислот растительного происхождения. На кафедре технологии синтетического каучука КГТУ в течение ряда лет проводятся исследования влияния смесей стеариновой и олеиновой кислот различного соотношения, их цинковых и кальциевых солей на технологические и эксплуатационные свойства резин. Было установлено положительное влияние данных смесей кислот на свойства резин, что послужило предпосылкой для оценки их в качестве эмульгаторов в процессах эмульсионной полимеризации. Разработка эффективных отечественных эмульгаторов на основе калиевых солей смеси стеариновой и олеиновой кислот для процессов эмульсионной сополимеризации бутадиена и стирола. Впервые установлено, что при использовании в качестве эмульгаторов калиевых солей смеси стеариновой и олеиновой кислот в соотношении мае. При этом при глубоких степенях превращения мономеров сохраняются высокие значения средней скорости со полимеризации. Показано, что бутадиенстирольный латекс СКС, полученный в присутствии смесевого эмульгатора, характеризуется большим размером латексных частиц при более высокой механической устойчивости. Выявлено, что калиевые соли смеси стеариновой и олеиновой кислот состава мае. ПАВвоздух по сравнению с поверхностным натяжением индивидуальных Ст и Ол кислот, при этом значение критической концентрации мицеллообразования ККМ ниже аддитивного на . Впервые обнаружена наибольшая солюбилизирующая способность по отношению к стиролу калиевых солей смеси Ст и Ол кислот состава мае. Показано, что поверхрюстное натяжение бутадиенстиролыюго латекса, полученного в присутствии смесевого эмульгатора, выше по сравнению с поверхностным натяжением латексов, синтезированных с использованием мыл индивидуальных кислот, что приводит к эффективному снижению пенообразования при его дегазации. Проведены опытнопромышленные испытания эмульгатора на основе калиевых солей смеси Ст и Ол кислот состава мае. ЦЗЛ ООО Тольяттикаучук и получено заключение о возможности замены существующих импортных эмульгаторов на отечественные смесевые поверхностноактивные вещества ПАВ. Применение смесевого эмульгатора приводит к улучшению технологических свойств каучуков марки БСК снижению вязкости по Муни на повышению термопластичности и стойкости к термоокислительному старению. При этом прочностные показатели вулканизатов выше. Разработан эффективный и доступный пеногаситель на основе многоатомных спиртов и низкомолекулярного полиэтилена, используемый при дегазации латексов, который не ухудшает физикомеханических свойств выделенных из них каучуков и резин на их основе. Проведены опытнопромышленные испытания, которые показали снижение пенообразования латекса при меньшей дозировке пеногасителя. Разработан технологический регламент и технические условия на пеногаситель, который внедряется в ООО Тольяттикаучук. Ожидаемый экономический эффект составляет около 3 млн. Работа поддержана грантом АН РТ 7. Результаты работы докладывались на I, И, III СанктПетербургской конференции молодых ученых Современные проблемы науки о полимерах г. С.Петербург, гг. Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолек. Ломоносов, Химия г. Москва, VII Всеросссийской научнопрактической конференции студентов и аспирантов Химия и химическая технология в XXI веке г. Томск, XIII Всероссийской конференции Структура и динамика молекулярных систем г. ЙошкарОла, , ой научной студенческой конференции г. Чебоксары, , гг. Всероссийской Каргинской конференции Паука о полимерах му веку г. Москва, , а также ежегодных научных сессиях Казанского государственного технологического университета, гг. В научном руководстве работой принимала участие к. А.П. Рахматуллина. Автор выражает искреннюю благодарность д. Ахмедьяновой, коллективу лаборатории эмульсионных каучуков ЦЗЛ ООО Тольяттикаучук и ее заведующей, к. Головачевой за бескорыстную помощь и поддержку при выполнении работы.