Коллоидно-химические свойства синтетических латексов, полученных с использованием непредельных ПАВ тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.11 ВАК РФ

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт имени Д. И. Менделеева

На правах рукописи

ШЕВЕРЕВА НАТАЛЬЯ МИХАЙЛОВНА

КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СИНТЕТИЧЕСКИХ МЕКСОВ, ПОЛУЧЕННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕПРЕДЕЛЬНЫХ ПАВ

02.00.11 — Коллоидная и мембранная химия

/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва — 1991

Работа выполнена в Центральном научно-исследовательском институте бытового обслуживания и в Новомосковском филиале Московского ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологического института им. Д. И. Менделеева.

Научные руководители: доктор химических наук, профессор В. А. Волков; кандидат химических наук, доцент Р. В. Родионова.

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор М. А. Лунина; кандидат химических наук, доцент Г. В. Данюшин.

Ведущая организация — Московский институт тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова.

Защита состоится г. на заседа-

нии специализированного совета Д053.34.04 при МХТИ им: Д. И. Менделеева (125190, Москва,

А-190, Миусская пл., 9) в ауд. |$/7_в №00- час.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-информационном центре МХТИ им. Д. И. Менделеева.

Автореферат разослан &Я. Л/И/^ХХ^иЛ 1991 г.

Учений секретарь специализированного совета

' - А. Ф. КРИВОЩЕПОВ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОЕЛЕШ

В последние года неионогенные эмульгаторы находят все больше применение в эмульсионной полимеризации. Латекеы, стабилизи-юванные неионогенными ПАВ, обладают высокой устойчивостью при сранении, к действию электролитов. Однако, э некоторых случаях 1рисутствующие после коагуляции низкомолекулярнне соединения -»мульгатор и стабилизатор, ухудшают эксплуатационные свойства высокомолекулярных соединений. Синтез безэмулъгатортгх латексов аа основе мономеров, которые обладали бы и эмульгирующими свойствами, - актуальная задача в области эмульсионной полимеризации.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с координационным планом АН СССР научно-исследовательских работ по проблеме 2.16 " Коллоидная химия и физико-химическая механика " на 1986 -1990 г.г. - тема 2.16.3.5. " Физико-химические основы подбора и применения ПАВ в технологичеоких процессах

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Исследование коллоидно-химических свойств латексов синтезировав них на основе вшшльных мономеров,стабилизированных неионогеннкма непредельны?® ПАВ - даэтоксиалкилмалеинатами, и выявление возможных областей их применения.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

Предложен метод синтеза латексов с регулируемой степенью гвд-рофилизации поверхности частиц. Показано, что основную роль в усто1 чявости дисперсных систем, стабилизированных неионогеннкмп непредельными ПАВ играет сольватация ( гидратация ).Установлено, что эффективность локализованного стабилизатора выше, чем у вдсорбиро. ванного ППАВ. Исследовано влияние температуры и электролитов на гидратацию латексшх частиц. Установлено, что с увеличением тол-щит гидрат но ¡! оболочки устойчивость латексов возрастает. Проведено исследование гетерокоагуляция латексов на хлопковом волокне. Выявлена возможность применения сополимерннх латексов в качестве основы вододяслерсионннх красок и клеев.

ЗШЧЗЗШ ГОЛУЧЕШШХ РЕЗУЛЬТАТОВ

Применение ногого типа неионогекпых ПАВ - диэтоксиалкилма-леинатов на основе высших спиртов, малеипового ангидрида и диэти ленгликолей - это расширение сырьевой базы и ассортимента НПАВ, обладшэтх существенными преимуществами, основными из которых являются возможность плавного регулирования свойств при синтезе и сохранение стабильности свойств в смесях с другими веществами вследствии-химической инертности ПАВ.

Использование циэтоксиалкилыалеинатов в качестве эмульгато-ров-сомоно«оров б эмульсионной полимеризации позволяет не только улучшить свойства латексов, но и решить проблему очистки сточных вод, исключив при этом операцию очистки полимера от низкомо-лекуляршд соединений - эмульгатора и стабилизатора. Применение сополиыерных латексов дает возможность исключить стадию пластификации низкоцолекулярными пластификаторами. Это приводи к сокращению материальных и энергетических затрат, увеличении срока службы изделия, так как б этом случае не происходит выпоте-вание пластификатора, ухудшающее качество изделия и вызывающее загрязнете окружающей среды.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной научно-технической конференции "Прогрессивные методы и средства защиты металлов от коррозии" в г.Москве (1988) ; на научно-технической конференции "Запита от коррозии объектов городского хозяйства г.Москвы" в г.Москве (1988) ; на УП Всесоюзной конференции "Поверхностно-активные вещества и сырье для их производства" в г.Шебекино (1988) ; на Всероссийской студенческой научной конференции "Защита металлов от коррозии органическими покрытиями" в г.Казани (1989) ; на конференции молодых ученых "Защита металлов от коррозии" в г.Киеве (1987) ; на научно-техническом семинаре "Экономия лакокрасочных материалов и пути создания молоотходных технологий" в г.Ленинграде (1988) ; на конференции молодых ученых и специалистов "Химия, технология и автоматизация химических производств" в г.Туле (1988).

ПУБЛИКАЦИИ

По результатам исследований опубликовано 12 научных оабот.

СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ

Работа состоит из 3 глав, иллюстрируется 43 рисунками я 18 таблицами. Список литератур» содешит 237 наименований.

Обзох) литерятурм посвящен рассмотрению методов синтеза беа*~ змульгаторных латексов, их коллоидно-химических свойств п применения латексов в различннх отраслях промышленности.

В первом разделе экспериментальной части приводятся материалы и методики эксперимента, применяемые при исследовании латексов.

Второй раздел экспериментальной части посвящен исследовании процесса эмульсионной полимеризации виниловых мономеров и ди-отоксиалкилмалешатов в качестве змульгаторов-сомономеров и изучении коллоидно-химических свойств синтезировании! латексов. Рассматривается влияние различных факторов на гидратация частиц безэмульгаторннх латексов, их агрегативная устойчивость и ее взаимосвязь с гидратацией. Проведен рассчет ионной п молекулярной составляющей расклияиващвго давления, определена константа устойчивости.

В третьем разделе экспериментальной части приводятся результаты исследования применения сополимерннх латексов в качество аппретирующих добагок, основы вододисперсионных красок, основа глеев для брогиоровочно-перешгетгшх процессов.

СОЯЁЕШИЕ РАБ0И1

I. Синтез латексов на основе виниловых ысномеров и атоксиалкилмалэлиатов

Как известно, первая стадия эмульсионной ноямеризоцип связана с регенерацией активных радикалов в результате термического разложения инициатора.

В рядо работ било установлено, что некоторые вещоства, в частности спирты, жирные кислоты я их соли, амшш а др. обладают свойством активировать термическое разлояенио инициатора.

В последнее время пристальное внимание исследователей привлекают реакционно-способные эмульгатора - непредельные ПАВ и пере-кисные эмульгаторы ( Волков В.А., Родионова Р.В., Зубов В.П. ).

Предварительное исследование кинетики разлояошм инициатора з водных растворах в присутствии эмульгатора-сомономара постзало

что этоксаалкилмалеинаты активируют стадию инициирования эмульсионной полимеризация. Установлено, что эмульгаторы-сомономеры болов эффективны по сравнению с используемым в эмульсионной по-лиыбрнэацш! эмульгатором ОП-Ю.

Для виявления оптимальных условий реакции сополимеризации было проведено исследование влияния температуры, соотношение мономеров, разведения на скорость полимеризации стирола в присутствии эгокслслкилмалеинатов.

Било синтезировано 104 образца стиролччалеинатных латексов. Снятие ИК-спектров дважди переосакдекных из бензола гептаном полимеров показало, что этоксиалкилмалеинзты сополимеризуются со стиролом. Группа С=0 пмеет характерную полосу поглощения при частота 1730-1750 см"1. Колебания замещенного бензольного кольца наблюдаются на частоте 1510, 1620 см-1.

Повышение температуры от 80 0 до 95 °С приводит во всех случаях к ускорению реакции полимеризации. Были определена формальные константа скорости процесса. Расчет проводили по уравнению

рв р , , ft/Ug__г { )

Экспериментальные данные хорошо описываются представленным уравнением. Результаты расчета представлены в таблице I.

Таблица I.

Свойства стирол-малеинатных латексов

Эмульга-тор-сомо-номер • ICootho- ! 4 !Время!Сте--!шение !'!син- (пень !*о' !малеи- !иС!теза,!кон- ?нм [нат:сти- ! ! мин.!вер- ! !рол(мол.)! ! !ст.%1 fr, fCyxofl ! 30'!оста-! !ток, ! ш ! % ! i ' о ' ifc.nr.i Vp.IO2 ! т ! т !мин ! мин ! !

I Т 2 !3 ! 4 ! 5 ! Ь Г7 ! 8 ! 9 ! 1Ü

Е^ОН 1/600 80 150 97,0 139 140 13,72 0,191 0,647

85 120 97,0 100 102 17,78 0,655 0,808

90 7S 98,0 134 135 11,21 11,681 1,307

Bj-gMUgOH 1/500 80 135 97,0 141 144 20,04 0,847 0,719

85 105 97,0 132 135 22,31 2,904 0,924

90 105 98,0 133 132 24,66 8,333 0,933

Продолгкстк.- .ао.'шцн I

Н^Мп^Н В16МЛ20Н

2 ! 3 ! 4 ! 5 ! б ! 7 ! 0 ! 9 1 10

1/400 80 150 97,0 118 118 22,37 0,390 0,647

85 120 97,0 121 122 24,40 0,873 0,808

90 105 98,0 82 86 21,05 1,485 0,933

1/200 00 195 97,0 114 115 22,87 9,091 0,497

85 135 97,0 98 98 21,03 16,667 0,719

30 120 98,0 100 101 22,08 24,362 0,847

Обозначения: t - температура синтеза ; 50, Б^д - разиер частиц по Геллеру после синтеза и через 30 суток; "к- константа скорости полимеризации ; \'р- средняя скорость полимеризации; 8 - алкияьный радикал; М - остаток малеинового ангидрида ; П - количество оксиэтиленовых групп.

Изучение влияния соотношения мономеров на сополимеризацив стирола с диэтоксиалкилмалеинатамя показало, что реакция ускоряется с повышением содержания непредельного НПАВ в смеси. Очевидно это связано с тем, что увеличение концентрации эмульгатора приводит к существенному повышению содержания стирола в полимер-но-иономерних частицах (рис. I).

Проведение процесса в двукратно увеличенном объеме воды показало, что разведение приводит к ускорению реакции, т.к. увеличивается изоляция растущих полимерных радикалов по отдельны! частицам, легко объясняющая высокую скорость.

Во всех случаях процесс полимеризации стирола с сополимери-зугацимся эмульгатором протекал со скоростью, значительно превышающей скорость эмульсионной полимеризации стирола в эмульсиях, стабилизированных как ионными, так ц неионогошшни эмульгаторами. Это подтверждает предположите об отсутствии самой медленной стадии процесса эмульсионной полимеризации-солюбилизации активны:1 радикалов, образованно которых происходит непосредственно на по-Еэрхности раздела фаз вода - мономер, так как в реакция участвуй от смульгатор - диэтоксаалкилмалешщт. 1

Как было установлено ранее ( Елисеева В.И» ), не только механизм образования частиц, но п кинетические закономерности яа-текской полимеризации сильпо завися? от полярности и растворимости мономера в воде. Поэтому было проведено исследование влияния эмульгаторв-сомонокера на полимеризацию такого распространенного полярного мономера, как викилацетат.

Установлено, что введение малеината несколько снижает скорость1 реакций полимеризации вянилацетата. Причем, с ростом количества вводимого ыалеппата происходит уменьшение скорости сополвмериаа-щта, что вероятно объясняется затруднением стадии передача ценз в ультрампкроснопическнх каплях от первичных или ояпгомерщж ек-тнвнкх радикалов па мономер в результата отерэтеского эффекта высшего алкилыгого и атоксирадикалов в несимметричном малеинато. Исследование влияния природы малеипата на процесс сополимв-ркзациа показало, что рост алкильного радикала в малеинате способствует увеличения скорости реакции- Это можно связать с улучшением коллоидно-химических свойств этоксиалкилмалеянатов о ростом длины углеводородного радикала, что, в свою очередь, приводит к ускорении солюбилизацин гктивных радикалов, так как для водорастворимого вшплацетата более вероятно образование активных радикалов в истинном растворе мономера ю воде. Всего была синтезирование 17 образцов винилацетатяшс латексов, разлнчащях-ся соотношением мономеров, природой эмульгатора-еоыопомера.

Для всех синтезированных латексов был определен сухой остаток, размер частиц. Электромшетический потенциал частиц латексов определялся методом мскроэлектрофореза по стандартной иетодшш. Измерение?! олектрофоретпческой подвижности частиц стирол-йалек-ватгая латексов установлено, что ^ - потенциал имеет отрицательное значение меньше 20 мВ. Для частиц ввнилацотат-зтоксиелзквлыа-леинаттек латексов величина ^ - потенциала очень мала (-(1«3)мВ ). Следовательно, электростатический фактор стабилизации ко играет решающей ролл в стабилизации частая латексов.

Как известно, агреготивипя устойчивость синтетических латок-сов обусловлено существованием на поверхности латексных частиц вдсорбцпонно-сольватпого слоя ПАВ ( Ребиндер П.А;,Нейман Р.Э.г Воюцкий С.С.,Волков В.А..Александрова Е.М.) .От состояния и свойств 81ого олоя

, . О/

о /

/ V

А, А

О 60 4ёО

Рис. I Влияние соотношения мономе ров на процесс сополимеризации стиролалс #ц,МпеСН при температуре 85тС.Мольное соотношение ма-леинат:стирол : 1-1:200; 2-1:500; 3-1:600; 4-1:700.

2,2

0,2

од $ 0,6

Рио. 2 Зависимость толщины гид-ратной оболочки частиц латекса сТ/йцМп20Н от степени их 0 гидрофильности. Температура^С: 1-25; 2-35; 3-45; 4-55;

ОЛ

аз

1 Сг> ,мольД(5

Рис. 3 Зависимость толщины гид-ратных оболочек частиц латекса СГ/Я.еЙИаОН от концентрации электролита МОрвО* «/, : 1-1,0; 2-1),4; 3-0,3.

В-Во

к? /

/

4

/

/

г

■о

1\ мин

а'х о'о

-,«е&АДоо0§-!---

£0 &0 400

Рис. 4 Кинетические кривив коагуляции латекса ОТ/^Н^оН^с^при температуре 60„С. Концентрация А'Ои 30л ' , юдоль/м : 1-0,6; 2-0,6; 3-0,4.

g

пепосроктнсшю ззпксят условия возникновения контакта и взаимодействия лзтонсних частиц. Вышсал агрегативная устойчивость латексов, полученпых с участием ИПАВ - сомономоров, должна быть обусловлена стабилизирующими факторами неэлектростатичоской природ»: гидратации!,1 гидрофильных частой молекул эмульгатора-сомономсра, расноло.т.ешшх на поверхности частиц, и структурно-ыоханичоским барьером.

2. Гидратация п устойчивость латексов о сополимеризующимкся эмульгаторами

Для исследования гидратации латексных частиц использовался вискозимотраческий метод. Концентрацию полимера в латексе поддерживали 5-8%, чтобы не возникала периодическая коллоидная структура в исследуемых образцах латексов. При обработке экспериментальных данных использовали уравнение Ванда.

Результаты вычислений показали, что толщина гидратной оболочка (& ) па поверхности частиц безэмульгаторных латексов имеет тот so порядок, что и А на поверхности латексных частиц, стабилизированных неиокогенньмн ПАВ, и леаит g пределах от 57 до 272 А для полистирольных к от 261 до 432 А для полявинилацв-татных при 25 °С, в зависимости от природы амульгагора-сомонома-. ра и степени гидрофильности поверхности, которая рассчитывалась

по уравнению: о i п

Г - УУз ¿>0 л/д к'и (р )

* - Йэ ' { ' гдо: VV2 - весовая доля эмульгатора ; Лд - число Авогадро ,• Мэ - молекулярная масса эмульгатора ; RH - размер частиц латекса ; S0- площадь, занимаемая одной молекулой ПАВ в насыщенном адсорбционном слое, определена по адсорбции ПАВ на поверхности раздела фаз воздух - раствор.

Для всех изученных латексов было установлено, что снижение степени гидрофильноста поверхности частиц приводит к уменьшению гидратации и линейному снижению толщины оболочки (рис. 2). При продолжении прямых линий, соответствующих зависимости при различных температурах, все они пересекаются б одной точка, которая по имеет физического смысла, но она обычно используется как вспомогательная при сравнительных расчетах.

Рост чисел гидратации с увеличением степени гидрофилыюсти зсткц, вероятно, обусловлен проявлением кооперативностл водо-)дной связи, т.к. гидратация гидрофильных цепочек, располокен-к на поверхности латексннх частиц, происходит в результате об-ззования водородных связей. Это подтверждается ашшгшем глдра-зции гидрофильных цепочек и уменьшением толщинн гидратного слоя увояичешем температуры.

Энталыгшо гидратации частиц определяли из температурной за-шда.ости ,

хШ • <5> ■

УУ^ - удельная гидратация ; - универсальная газовая по-' гоянная;Т - абсолютная температура ; д энтропия гидратации ; -)<- энтальпия гидратация. Полученные результата (табл. ''2) покатают, что дифференциальная энтальпия гидратации гидрофильных эпочек близка к энтальпии водородной связи.

Таблица 2

Характеристики латексов и эащчтшк оболочек на поверхности латексних частиц в зависимости от температуры

олимериза- ! ! п1. , „ ! о ! о ! -А Ил, , астема ! 1 I | Л • Л \ кДя/м'оль

18,86

20,49

26,23

26,23

бозиачения: Л - степень защищенности поверхности латексннх час-иц гидрофидьвшш группами; - объемная доля негидратяровавных астиц; ^ - температура ; - удельная гидратация ; й - тол-дна гпдратной оболочки латекс.частиц ;йН.-энтальпия гидратации.

Т:%!.!п20Н 0,61 3,60

0,43 3,40

А:ЕдМп2011 1,00 5,00

0,С8 5,50

25 103 272

45 70 210

65 43 145

25 55 168

45 35 118

65 20 73

25 170 406

45 80 257

65 45 163

25 85 261

45 42 157

65 24 98

{О

Исследование зависимости толщины сольватных оболочек от количества .дисперсной фазы латекса показало, что увеличение объемной доли негидратированных частиц (сухой остаток) приводит к линейному снижению толщины сольватной оболочки. Так как стабилизирующий эмульгатор в исследуемых латексах не может десор-бироваться с поверхности частиц, то уменьшение & может быть связано только с изменением равновесия водных структур в системе.

При изучении влияния электролита на толщину гидратных оболочек частиц синтезированных латексов и числа гидратации установлено, что введете электролита уменьшает толщину гидратных слоев и удельную гидратацию. Зависимость толщины сольватной обо лочки от концентрация электролита (рис. 3) может быть описана эмпирическим уравнением

д = о<ехр(в4Сэ) или igA-A1+&ieэ (ч)

где aj - предэксшненциальный множитель, при Сэ = О aj = Д ;

Bj - константа, отражающая энтальшш гидратации. Увеличение дегидратирующего действия электролитов для обоих типов латексов наблюдалось в ряду KCaCI <Ка2304< ЫаэР04, а для поливинилацетат-малеинатных латексов, стабилизированных поливин ловим спиртом и в ряду ЫаС1 < BaCI2 < А1С13, т.9. дегидратация происходила при введении любого компонента, способного'Положительно гидратироваться и чем выше эта способность, тем более сильное дегидратирующее действие оказывает вводимый компонент.

Исследование одновременного влияния двух факторов - нагревания и введения электролита на гидратацию латексных частяц показало,, что повышение температуры приводит к усилению дегидрати рующего действия электролита.

Расчет ионной и молекулярной составляющих расклинивающего давления показал, что основную роль в устойчивости систем, стабилизированных ВПАВ, играет гидратация частиц.

Исследование устойчивости латексов с сополимеризуюцишся эмульгаторами проводилось по двум направлениям: I - самопроизвольная коагуляция, т.е. возникновение агрегатов частиц при хре нении и 2 - коагулирующее действие электролита сульфата натрия на синтезированные яатексы при нагревании. ,

Установлено, что средний диаметр латексннх частлц для bobs синтезированных образцов остается неизменным,в течение длатель-

и

ого времени. Это свидетельсвует об отсутствии самопроизвольной грегации частиц, при хранении латексов, стабилизированных -да-токсиалкнлмалеинатами при комнаткой температура (табл. I).

Исследование кинетики коагуляции латексов электролитами про-одилл для латексов с различным соотношением мономеров и, прп-ерво, с одинаковой частичной концентрацией. Было установлено, то коагуляция синтезированных латексов не подчиняется известно- " у правилу Шульцо-Гарди (рис. 4).

Полная кинетическая кривая харакчэризуется (рио. 4) нали-ием периодов предварительной агрегации, в течение которого про-сходит рост оптической плотности ; индукционного периода, когда е наблюдается никаких изменений в системе, предварительного ариода коагуляции, автокаталитического периода коагуляции, ког-;а скорость процесса возрастает во времени и зависит от нопцент-ацин добавленного электролита и конечного периода коагуляпии. олная кинетическая кривая наблюдалась для латексов, у которых оверхность частиц не полностью защищена гидрофильными группами, э кинотичоских кривых определяли время индукционного периода, оторое оказалось зависящим от концентрации добавленного электро-нта и степени запущенности поверхности этоксигруплами. Зависи-ость времени индукционного периода от концентрации добавленного лектролита описывается эмпирическим уравнением (рис. 5)

Т0 = О, (8гСэ ) или в2Сэ (5)

де к ®2 ~ эмпирические константы, зависящие от температуры . природа эмульгатора-сомономера.

Константа ^ *;меет физический смысл времени индукционного :ерйода'коагуляции латексов беэ введения электролита. Константа Р определяется потенциальным барьером коагуляции, т.е. способ-остью гидрофильных частей молекул взаимодействовать с молокула-а води.

Установлено, что вннилацетатч.шлеинзтяые латексы менее ус-ойчявы, чем стпрол-маяоидатныо. Влияние электролита, как и еле-.овало огшдать, том сильнее, чем меньше степень защищенности по-ерхноста частиц зтоксигрулпамп. Уменьшение количества стабили-ируищего змульгатора-сомономера приводит к усилению зависимости короста коагуляции от когахолпрации электролита-(табл. 3). Веро-тно, это обусловлено тем, что образованно агрегатов частиц ас-

табилиэированннх латоксов зависит от наличия незащищенных учаот ков, поэтому введение электролита, приводящее к дальнейшей аста билиэащш, должно увеличить скорость коагуляции.

Таблица 3.

Кинетические характеристики коагуляции стирол-малеинатных латексов М^ЗО^ при 60 °С

Эмульга-|Соотно- | j

тор-со- {шекив { |Пв-Ю

мономер ¡мономе- ; тп-4 j -J

¡ров ( 2 / 1

I (г.ГОЛЬП. ) i м /кг;

«Í

еэ

кмоль

м

Í -

Го ! Vwt ! V, ! V

!

! -т! т! мин!мин !шш х i i

!ма i

SgttojOH 1/200 2,24 2,21 0,607

%2Мя20Н 1/200 2'86 2,76 I

0,8 0,6 0,4 0,2

0,8 0,6 0,4 0.2

20 30 45 55

20 35 45 70

10,0 6,0 5,0 212

ы г

5,0 5,0

3,5

£

8:

i-я»

о.

о,

Обозначения: ^-удельная поверхность ; И0 - начальная частично концентрация; j _ степень защищенности поверхности частиц гад рофальними группами ; Сэ - концентрация электролита Ыа^О^ ;

't0 - время индукционного периода ; Vor - скорость предваритель* агрегации частиц; \/0 - скорость предварительного периода Koarj ляцап ; V - начальная скорость авгокаталитического периода ког гуляции.

На основе экспериментальных данных о коагуляции латексов, стабилизированных непредельпыми неионогенными ПАВ - диэтоксиалр малеинатами установлено, что основную роль в устойчивости этих систем играет'гидратация оксизтиленовнх цепочек эмульгатора-сог. номера. Эта зависимость может быть описана следующим уравнение;»

.*дГ0=В1дД+А ' (6)

Это уравнение показывает, что устойчивость латекса к ксагуляцш электролитами тем выше, чем более развиты гидраишэ оболочки ш частицах {рис.6 .).

3. Возможные области применения сополимерных латексов , В результате исследования гетерокоагуляцип сополпмерных лг тексов на поверхности хлопкового.волокна установлено, что позы: ¡rao температуры и введете электролитов приводят к увеличена»

N

числа осевших частиц. Проведенный расчет цотешхиалышх кривнх взаимодействия частиц латекса с голокном показал, что сорбцион-няя устойчивость латексов определяется величиной и устойчивостью гллрптной оболочки на поверхности чпсткц сополг,мерных латексов. Эти дпннне можно использовать для оптимизации технологических процессов.

В лаборатории клеев, и липких материалов КФ ВШИ полиграфии проведены испытания образцов мода^пилровшпплс лпниллцетлтнцх латексов с целью определения возможности использования их в качество оснопп для бро!ртэропочно-переплетних процессов. Физикочдехани-чоск:-п исштния ппглплли, что обеспечивается повышение эластичности клеевого соо'Т.ношш С,олео тем в 2 раза, по сравнению с применяемыми в производстве ,писпорс::тгн.

На основе получениях латексов. били приготовлен водоэмульси-оннпо краски по рецептуре краски ЭВЛ-27А (ГОСТ 19214-СО). Получении крюки ни по одному показателю не уступают краске, выпускаемой промшлсшпотмч, по укрывистости даже превосходят. Дополнительная модификация крлсок яиякгн стеклом приводит к увеличению кроющей способности, вязкости, водостойкости, снижается смнвае-мость и время вкснханяя. Такие краски можно рекомендовать для ипрушнх и внутретшх покрытий по бетону, штукатурке, дереву.

Я8

о^ 0,8

1

1р П ££

I

о'

'ис. 5 Зависимость щюдолкитель-юсти индукционного периода коагуляции латексов от концентрации электролита при 60иС.

Т/й.Мпршатекси. Л , коагулянт:

-ю.бГуо« ; 2-0,6,л/оещ ; з-

,2 .А/О.ЗОл . * 4

Рис. 6 Зависимость времени индукционного периода коагуляции от толщины гидратной оболочки латексных частиц в присутствии

латексных частиц_в присутствии

{^Ип^и/атекс. Л , коагулянт: -1,0, №<Л ;5-1,0 ,Й0«й .

2 .А/ОЛО«

3-

е .

/ л .

* вывода •

1. Впервые синтезированы самостабилиздруюяшеся латексы на основе стирола и виниладетата с использованием в качестве эмульгатора и мономера одновременно диэтоксиалкшшалеинатов.Определены коллоидно-химические характеристики латексов - размер частиц, удел] ная поверхность, степень защищенности поверхности частиц гццрс^иль-ними группами и т.д.

2. Исследована гидратация синтезированных латоксов в интерна ло температур 25-}-65°С. Определены термодинамические параметры гидратации. Показано, что дифференциальная энтальпия гидратации гидро фильных цепочек шест отрицательное значение близкое к энтальпии водородной связи. Установлено, что основную роль в стабилизации вкпилацетат-малеинатных латексов т-рамт гидратировашшо химически локализованные гидрофильные грушш эмулъгатора-сомономера.

3. Научено ишшию электролитов на толщину защитных гидратнь оболочек стирол- и ьинилацетат-малеинатных латексов. Установлено, что наибольшим дегидратирующим действием для стирол-малопнатных .и тексов обладает фосфат натрия, а для випилацитит-малсинатных. лато! сов - фосфат натрия и хлорчц али.ишин. Выявлена эмпирическая зависимость гидратации лптоксных частиц от концентрации электролита.

4. Рассчитаны поймал и молекулярная составляющие расклинивающего давления. Установлено, что основную роль в устойчивости сон* лкмерных латексов играет гидратация частиц. Рассчитан!! констант устойчивости синтезированных латексов.

5. Изучена агрегативкая устойчивость латексов. Проведен ана лиз кинетических кривых коагуляции синтетических латоксов электро лвташ и зшсоисглирпостсй Щфодовашш. стадий коагуляционного проце са. Индукциошшн период, скорость агрегации и скорость коагулянт зависят от степени защищенности поверхности частиц гидрофильными группами и концентрации коагулирующего электролита. Подтверждена эмпирическая зависимость времени индукционного периода коагуляцш от коицонтрылни дооаалипного электролита,

6. Получена эмпирическая зависимость длительности индукци ного периода коагуляции от величины гидратной оболочки латоксних частиц.

7. Исследовано влияние температуры и электролитов на готер коагуляцию латексов ни хлопковом волокне.Увеличение температуры концентрации добавленного электролита приводит к увеличению чиа осева.кх частиц. Показано, что основной причиной потери аграгати устойчивости латексов в присутствии хлопкового волокна являете;

IS

разрушение защитном оболочки частиц латексов.

8. На основе синтезированных винилацетат-этоксиалкшшалеи-натныхлатексов получены пленки и исследованы их свойства. Установлено, что с увеличением количества введенного малеината в зону реакции возрастает влагопоглощение пленок.

9. В лаборатории клеев и липких материалов КФ ВИЯ полиграфии проведены испытания образцов модифицированных винилацетатных латексов с целью определения возможности использования их в качестве основы клеев для брошюровочно-переплетных процессов. Физико-механические испытания показали, что ооеспечивается повышение эластичности клеевого соединения более чем в 2 раза, по сравнению с применяемыми в производстве дисперсия?.™.

10. На основе винилацетат-этоксиалкилмалеинатных латексов триготовлены вододисперсионные краски по рецептуре краски ЗВА-27А [ГОСТ 19214-80).Показано, что полученные краски не уступают крас-се ЭВА-27А, выпускаемой промышленностью ни по одному показателю, ю'ладая лучшей укривкстостьп, что позволяет сократить расход крас-;й, исключив стадию пластификации.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих ра-отах:

1. Родионова Р.В., Волков В.А., Неверова Н.М, Модифкцирован-ые аткос^еростопкие вододисперсионные материалы/'/S сб. ¡Тезисы док-адов Всесоюзной научно-технической конференции "Прогрессивные ме-оды и средства защиты металлов от корроаяи".Часть П. - М., IS88,

. 122.

2. Родионова Г.В., Вилков В,А., деверева Н.М. Покрытия на :нове модифицированных винилацетат-малеинатных латексов строительно назначения// 13 об.: Тезисы докладов научно-технической конфе-гнции "Защита от коррозии объектов городского хозяйства г. Москвы"-

,1988,0. ПО.

3. Родионова Р.В., Шеверева Н.М., Волков В.А. Применение не->едельных КЛАВ для получения синтетических латексов//В сб.: Тези-

' докладов УП Всесоюзной конференции "Поверхностно-активные эещест-. а сырье для их производства",Секция "Физико-химические свойства применение ПАВ". Часть I. - Шебекнно, 1938, С. 204..

4. Ьевереьа H.fa., Родионова Р.В., Волков В.А. Изучение роли продельных ПЛАВ иа стадии инициирования в процессе эмульсионной пимеризации// В сб.: Тезисы докладов УП Всесоюзной конференции эверхностко-актившче вещества и сырье для их производства". С.ек'-i "Физико-химические свойства и применение IIAB". Часть I. - Ше-

i6

беккно, 1988, С. 214

5. Шеверева H.i»:., Родионова Р.Б., Волков В,А. Влияние степени оксиэтшшрования непредельных ШИВ на свойства синтетических латексов// В ей.: Тезисы докладов УП Всесоюзной конференции "Поверхностно-активные вещества и сырье для их производства". Секция "Физико-химические свойства и применение ПАВ- Часть I. - Шебеки-но, 1968, С. 215.

"6. Майорова Е.А., Калугина СЛ., ЧенинаИ.А., Родионова Р.В Шеверева Н.М. Модифицированные жидким стеклом вододисперсионные лакокрасочные материалы // В сб.: Тезисы докладов Всероссийской ■студенческой научной конференции "Защита металлов от коррозии органическими покрытиями". - Казань, 1989, С. 17 -18. ' 7. Шеверева Н.М., Родионова Р.В., Волков В.А. Роль зыульга тора - сомономера на стадии инициирования процесса эмульсионной полимеризации/Ас. известия вузов. Сер. Химия и химическая технолс ГИЯ, 1988, Т. 31 , № 10, С. 101 - 104.

8. Варванина A.M., Шеверева Н.М., Родионова Р.В., Волков В. ■Разложение персульфата калия в водных растворах диэтоксиалкилмале натов// В сб.: Проблемы химической чистки и крашения одежды. - М. 1989, С. II - 15.

9. Гордеев А»С., Шеверева Н.М,, Родионова Р.В,, Волков В,А, Получение и свойства полистирольных латексов с сополимеризующиыа :эмульгатором - этоксиалкилмалеинатами // Коллоида.ж.,1990,Т.52,

К 3, С. 574 - 57В.

10. Денисова Г.А.,Шеверава Н.Ы., Родионова Р.В., Волков В.А Влияние температуры на гидратацию частиц синтетических латексов, модифицированных эмульгатором - сомономером//Коллоидн.ж.,1990, ^ Т. 62, № 5, С. 960 - 964.

11. Шеверева Н.М., Родионова Р.В., Волков В.А. Устойчивость латексов, модифицированных непредельными НПАВ, и ее связь с гидр Тйци9й//В сб.: Тезисы докладов IX Мевдународной конференции по п верхностным силам. - Ы., 1990, С. 97.

12. Шеверева Н.Ы., Родионова Р.В., Волков В.А. Химия и техи логия лакокрасочных материалов на основе винклацетат-этоксиалкю малэинатных латексов //В сб.: Тезисы докладов.П.гВсесоюзнрго сове шаная "Проблемы химки и технологии ирогрвссивных-.лакокрасочншс материалов. - Ярославль, 1990, С» 75.