Влияние четвертичных солей аммония на процесс выделения наполненного маслом каучука из латекса

DOI:

For cite

С каждым годом все большее внимание уделяется вопросу снижения загрязнения окружающей среды. Одними из источников таких загрязнений являются отходы и вторичные продукты различных производств. Поэтому переработка отходов и побочных продуктов таких предприятий как химической и нефтехимической промышленности будет способствовать решению данной проблемы и открыть новые перспективы в технологических процессах [1, 2].

Так, процесс производства каучуков, получаемых эмульсионной полимеризацией сопровождается загрязнением промышленных сточных вод поверхностно-активными веществами (ПАВ), солями металлов и другими компонентами эмульсионной системы. Расход хлорида натрия на 1 т каучука составляет 150170 кг, расход хлорида магния – 17-20 кг. Очистка сточных вод на очистных сооружениях от солей металлов не происходит и этот водносолевой поток сбрасывается в природные водоемы, нанося непоправимый экологический ущерб. Поэтому разработка новых коагулирующих агентов, позволяющих полностью исключить или снизить расход минеральных солей на процесс выделения каучука из латекса, является важной и актуальной задачей.

Работа посвящена изучению влияния четвертичных солей аммония на процесс выделения наполненного маслом каучука СКС-30АРКМ-15 из латекса.

Для получения каучука СКС-30 АРКМ-15 использовали латекс от производства маслнапол-ненного каучука производимого на ОАО «Воро-нежсинтезкаучук». В качестве коагулирующего агента использовали четвертичную соль аммония: N,N-диметил-N,N-диаллиламмонийхлорид (ДМДААХ), используемый для получения товарного продукта ВПК-402.

Для изучения влияния содержания полимера в дисперсной фазе исходный латекс разбавляли дистиллированной водой. Концентрацию дисперсной фазы изменяли при этом от 21,5 до ~11,4 %.

Объем исходного латекса выдерживали постоянным – 20 мл. Расход серной кислоты, используемой для подкисления коагулируемой системы, составлял 15 кг/т каучука. В случае изучения влияния расхода коагулирующего агента на полноту выделения каучука из латекса. Серную кислоту вводили в коагулируемую систему в виде ~ 2 % водного раствора.

Выделение каучука из латекса проводили следующим образом [3]. В емкость для коагуляции объемом ~ 50 мл вносили 20 мл латекса и помещали в термостат для поддержания заданной температуры. Для выхода на задан- ный температурный режим латекс термостатировали в течение 10-15 минут.

Расход масла ПН-6 во всех случаях выдерживали постоянным – 15 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука. Расход катионного электролита, ДМДААХ, изменяли в пределах от 2,0 до 30,0 кг/т каучука. Введение коагулирующего агента в латекс осуществляли совместно с маслом ПН-6. С этой целью готовили обратную эмульсию, т.е. водный раствор катионного электролита диспергировали в масле ПН-6 при постоянном перемешивании. После чего полученную дисперсию катионного электролита в масле ПН-6 смешивали с латексом при постоянном перемешивании в течение 3-5 минут. Далее в коагулируемую систему вводили рассчитанное количество водного раствора серной кислоты и гомогенизировали ещё в течение 1 минуты. Образовавшуюся крошку каучука, содержащую масло ПН-6, отделяли от водной фазы (серума), промывали водой, измельчали и сушили в сушильном шкафу при 80-85 оС до постоянной массы.

Важным явилось изучить влияние концентрации коагулирующего агента, дисперсной фазы и температуры на процесс выделения каучука из латекса.

Было установлено, что концентрация коагулирующего агента при приготовлении масляной дисперсии, оказывает незначительное влияние на его расход (таблица 1).

В то же время отмечено (таблица 2) небольшое снижение эффективности коагулирующего действия ДМДААХ при повышенных температурах. Рекомендуемая температура процесса выделения каучука из латекса не должна превышать 40 оС. Снижение коагулирующей способности ДМДААХ при повышенных температурах вероятнее всего связано с тем, что при данных условиях увеличивается растворимость образующихся продуктов его взаимодействия с компонентами эмульсионной системы и, кроме того, повышается вероятность интенсификации гидролизного процесса.

Концентрация дисперсной фазы является важным показателем, способным оказать существенное влияние на расход катионного электролита. Это связано с тем, что концентрация дисперсной фазы в реальных промышленных масштабах может изменяться в достаточно широких пределах, а это в свою очередь может оказать влияние на расход коагулирующего агента. Проведенными исследованиями установлено, что концентрация дисперсной фазы в исследованных интервалах не оказало существенного влияния на расход ДМДААХ (таблица 3). Однако при этом необходимо отметить тенденцию к небольшому возрастанию расхода коагулирующего агента при снижении концентрации дисперсной фазы. Следовательно, концентрацию дисперсной фазы необходимо выдерживать на максимально возможном уровне. Применение для выделения каучуков из латексов дисперсной фазы c концентрацией менее 15 % приводит к повышению расхода коагулирующего агента.

Т а б л и ц а 1

Влияние концентрации ДМДААХ на полноту выделения каучука из латекса

Расход ДМДААХ, кг/т каучука	Выход крошки каучука, % при конц ентрации водного раст вора ДМДААХ, %
	47,6	33,3	17,0	4,9
5,0	17,8	16,9	17,5	17,7
10,0	53,4	54,4	53,9	54,8
15,0	79,9	82,3	81,7	85,3
20,0	88,7	89,1	88,5	89,5
25,0	93,0	92,8	92,4	93,6
30,0	94,8	95,3	94,5	95,0

Примечание: расход серной кислоты – 15 кг/т каучука, температура коагуляции – 40 оС, концентрация дисперсной фазы – 21,5 %, расход масла ПН-6 – 15 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука

Т а б л и ц а 2

Влияние температуры на полноту выделения каучука из латекса

Расход ДМДААХ, кг/т каучука	Выход крошки каучука, % при температуре коагуляции, оС
	2-3	20	40	60	80
5,0	26,2	21,0	19,6	18,2	17,6
10,0	63,6	56,8	54,9	53,9	52,9
15,0	87,7	84,4	82,8	81,1	80,5
20,0	90,9	90,2	89,7	89,3	88,5
25,0	93,5	94,0	93,5	93,9	92,1
30,0	96,0	95,5	94,8	94,2	93,0

Примечание: расход серной кислоты – 15 кг/т каучука, концентрация ДМДААХ – 4 , 9 %, концентрация дисперсной фазы – 21,5 %, расход масла ПН-6 – 15 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука

Т а б л и ц а 3

Влияние концентрации дисперсной фазы на полноту выделения каучука из латекса

Расход ДМДААХ, кг/т каучука	Выход крошки каучука, % при концентрации дисперсной фазы, %
	21,5	15,3	11,4
5,0	18,8	16,9	14,0
10,0	54,8	50,4	46,5
15,0	81,6	72,3	66,0
20,0	88,5	80,5	72,5
25,0	92,9	90,8	82,0
30.0	94,8	93,0	88,0
40,0	-	95,0	92,4
50,0	-	-	94,1

Примечание: расход серной кислоты – 15 кг/т каучука, температура коагуляции – 40 ^оС, концентрация ДМДААХ – 4 , 9 %, расход масла ПН-6 – 15 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука

Таким образом, при использовании в качестве коагулирующего агента ДМДААХ полнота выделения каучука из латекса достигается при расходе 25-30 кг/т каучука (т.е. в 5 раз меньше,