Синтез полимерных суспензий с положительным зарядом частиц

• Автор: Шестаков, Алексей Михайлович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Исходные вещества
2.2 Методы исследования
2.2.1 Исследование коллоидно-химических свойств поверхностно-активных веществ
2.2.2 Проведение процесса полимеризации
2.2.3 Определение конверсии мономера по сухому остатку
2.2.4 Дилатометрический метод исследования кинетики полимеризации
2.2.5 Определение электрокинетического потенциала (^-потенциала) и диаметра частиц полимерных суспензий
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Коллоидно-химические свойства производных имидазолинов
3.2 Полимеризация стирола в присутствии производных имидазолинов
3.3 Полимеризация метилметакрилата в присутствии производных имидазолинов
3.4 Синтез полиакриловых латексов
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Катионные поверхностно-активные вещества (ПАВ) и полимерные суспензии с положительным зарядом частиц широко используются для модификации различных материалов, а также в качестве компонентов при получении композиций различного назначения.
Отличительной особенностью катионных ПАВ является их способность специфически адсорбироваться на отрицательно заряженных поверхностях и таким образом модифицировать поверхность in situ. Они используются как диспергаторы, антикоррозионные покрытия, мягчители, бактерициды и т.д.
Ограниченное количество публикаций по синтезу полимерных суспензий в присутствии катионных ПАВ объясняется отсутствием широкого выбора данного типа ПАВ на рынке, дороговизной и недостаточной стабильностью полимерных композиций ими стабилизированных. В литературе наиболее подробно описаны данные по изучению таких катионных ПАВ как цетилпиридиний галогениды, алкилбензилдиметиламмоний хлорид (катамин АБ), жирные амины.
В последние годы большое внимание уделяется ПАВ, которые синтезируют из возобновляемых источников сырья, например, из растительных масел. Их используют в качестве компонентов при создании композиций различного назначения, а также для синтеза латексов. Латексы, полученные в присутствии катионных ПАВ, могут быть использованы для дорожного строительства как компоненты латексно-битумных эмульсий, в качестве замасливателей стеклянного волокна, как проклеенное средство для повышения механических свойств, водостойкости и непрозрачности бумажного листа, в лакокрасочной и кожевенной промышленности в качестве связующих или модификаторов поверхности.
В России выпускаются различные виды катионных ПАВ, которые используются при получении битумных эмульсий, антикоррозионных присадок, однако они не используются в качестве ПАВ при эмульсионной полимеризации, и
отечественного производства катионных латексов нет. Существующая потребность в катионных латексах покрывается исключительно импортом, так что разработка методов синтеза, исследование коллоидно-химических свойств и агрегативной устойчивости таких латексов является актуальной задачей.
В данном исследовании изучены коллоидно-химические свойства производных имидазолинов - катионных ПАВ природного происхождения, то есть на основе возобновляемых источников сырья, которые в отличие от применяемых в настоящее время катионных поверхностно-активных веществ, оказывающих серьезное негативное воздействие на биосферу, относятся к веществам составляющим «зеленую» химию. В работе показана возможность использования производных имидазолинов в качестве эмульгаторов для синтеза полимерных суспензий различной природы.
Цель работы - синтез полимерных суспензий с положительным зарядом частиц в присутствии производных имидазолинов - катионных поверхностноактивных веществ, синтезированных на основе возобновляемых источников сырья.
Научная новизна.
1. Изучены коллоидно-химические свойства катионных поверхностно-активных веществ - производных имидазолинов, синтезированных на основе жирных кислот растительных масел, на границе углеводород/вода и показано, что они снижают межфазное натяжение до низких значений и формируют прочные межфазные слои, обеспечивающие стабильность частиц полимерных суспензий.
2. Установлено, что отличительной особенностью производных имидазолинов является то, что в области значений pH 6.0 - 8.0 они находятся в равновесии: как в протонированной, так и в непротонированной форме. В этих условиях их можно рассматривать как смесь поверхностно-активных веществ, отличающихся значением гидрофильно-липофильного баланса, что позволяет максимально

11 I©
кС-ОСН5СНСН2-М-СН} X

IV К^ОСИ2СНЧ©^сн2он
V Л X
II / ч
кс-оснгсн3 хсн
Рисунок 1.7 - Структуры обычного четвертичного аммониевого ПАВ (I) и трех сложных эфиров ЧАС (ІІ-ІУ); Я — длинная алкильная цепь, X — С1, Вг или СН3804.
В последние 10-15 лет диалкилэфирные ЧАС заметно вытесняют устойчивые диалкильные ЧАС в качестве мягчителей в промывочных циклах, что составляет самую большую область применения четвертичных аммониевых соединений. Отказ от устойчивых диалкильных ЧАС и переход на использование диалкилэфирных ЧАС представляет наиболее значительное изменение типа продукта в истории ПАВ и всецело связан с защитой окружающей среды. В отличие от устойчивых ЧАС эфирные ЧАС характеризуются прекрасными показателями биоразлагаемости и токсичности в водной среде. Эти ПАВ полностью или частично вытеснили обычные ЧАС и в других областях применения катионных ПАВ, например в средствах ухода за волосами и других промышленных композициях.
Катионный заряд вблизи сложноэфирной связи делает нормальные эфиры ЧАС необычайно стабильными в кислых и лабильными в щелочных средах. Такая сильная зависимость от pH может быть использована для инициирования быстрого разложения ПАВ. Этот эффект еще больше проявляется у эфиров