Влияние дозировки четвертичных солей аммония на молекулярную массу каучуков в выделяемых фракциях

Известно, что латексные частицы, образующиеся при эмульсионной полимеризации, полидисперсны [1]. Поэтому можно предположить, что они содержат в своем составе макромолекулы, различающиеся значениями своих молекулярных масс. Таким образом, в одних латексных частицах могут содержаться преимущественно макромолекулы с невысокими значениями средних молекулярных масс, в то время как в других – с более высокими. Следовательно, можно предположить, что разные латексные глобулы будут обладать различной устойчивостью к действию коагулирующих агентов, т.е. их агрегативная устойчивость может быть различной. Поэтому для их коагуляции может требоваться различное количество солевых коагулирующих агентов, необходимых для полного выделения каучука из латекса.

Как известно [2], молекулярная масса полимера и его молекулярно-массовое распределение (ММР) являются одними из важнейших показателей, характеризующих свойства полимерных материалов. В настоящих исследованиях была проведена оценка молекулярной массы полимера, полученного при коагуляции бутадиен-стирольного латекса в присутствии следующих коагулирующих агентов: N,N-диметил-N,N-диаллиламмонийхлорид (ДМДААХ) и поли-N,N-диметил-N,N-диаллиламмонийхлорид (ПДМДААХ) при их различных расходах. Рас-

ВестникВГУИТ, №3, 2013 смотрение данного вопроса имеет важное научное и прикладное значение. Анализ литературных данных указывает на отсутствие описания аналогичных исследований как в России, так и за рубежом.

Известно [1], что в современных технологиях имеются аспекты, которые до настоящего времени изучены недостаточно хорошо. К ним относится влияние удельного расхода коагулирующего агента на молекулярную массу каучука в выделяемых каучуковых фракциях, свойства которых заметно меняются в зависимости от этого параметра. Это связано с использованием новых технологий и коагулирующих агентов при производстве полимеров, получаемых эмульсионным способом [3]. Тогда как влияние удельного расхода различных видов коагулирующих агентов на процесс выделения каучука из латекса хорошо описан в ряде источников, вопрос о влиянии дозировки коагулирующего агента на молекулярную массу каучуков, содержащихся в выделяемой фракции, остается открытым.

Цель работы - изучение влияния дозировки четвертичных солей аммония на молекулярную массу каучуков, содержащихся в выделяемых фракциях.

Проц есс коагуляции промышленного латекса проводили согласно методике, описанной в работе [4]. В емкость, помещенную в термостат, загружали латекс бутадиенстирольного каучука СКС-30 АРК (сухой остаток 18.7 % масс.), термостатировали при температуре 60 оС в течение 10-15 минут и совмещали при постоянном перемешивании c определенными количествами водных растворов катионных электролитов. В качестве коагулянтов использованы водные растворы ДМДААХ (сухой остаток 2,7 % масс.) и ПДМДААХ (сухой остаток 1,7 % масс.).

После введения коагулянта смесь перемешивали в течение одной минуты, после чего вводили подкисляющий агент (~ 2,0 % масс.) - водный раствор серной кислоты в расчете ~ 12 кг/т каучука. Образовавшуюся крошку каучука отделяли от серума, промывали водой и сушили при ~ 80 оС.

Среднюю молекулярную массу полимера определяли методом гель-проникающей хроматографии на приборе ВЭЖХ.

Анализ экспериментальных данных показал, во-первых, что полнота выделения каучука из латекса достигается в случае применения ДМДААХ при расходе ~25 кг/т каучука, а ПДМДААХ - 3,0-3,5 кг/т каучука (таблица 1).

Таблица 1

Влияние расхода четвертичной соли аммония на полноту выделения каучука из латекса СКС-30 АРК

Таблица 2

Влияние расхода четвертичной соли аммония намолекулярно-массовые характеристики каучука в выделяемых фракциях

Во-вторых, проведенными исследованиями установлено (таблица 2), что молекулярная массакаучуков в выделяемых фракциях мало зависит от расхода коа-гулирующх агентов. Хотя при этом можно отметить тенденцию к небольшому её возрастанию с увеличением расхода коагулирующих агентов. Однако это увеличение незначительно (не более 10 %) и находится в пределах ошибки опыта. Следовательно, на основе полученных экспериментальных данных можно сделать вывод, что не оказывает доминирующего влияния использование в качестве коагулирующих агентов как низкомолекулярных, так и высокомолекулярных четвертичных солей аммония на агрегативную устойчивость латексных частиц.

В ионизированном состоянии соли аммония взаимодействуют с анионактивными поверхностно-активными веществами (ПАВ), выполняющими роль эмульгаторов латекса с образованием нерастворимых комплексов [5], что приводит к нарушению агрегативной устойчивости латекса согласно механизму нейтрализационной коагуляции:

сн,-сн НС=СН2           СН2—СИ нс—сн2

Н^ /Н2                н2с /Н,

N^CF + irR-COONa =^ N" "OOC-R +NaCl

НзС7 \н, ^-SO3Na        / V-SO,

В случае применения полимерного катионного электролита эффективность коагулирующего действия дополнительно повышается за счет проявления мостикообразования между частицами, что подтверждается данными таблицы 1.

Таким образом делаем вывод, что при проведении коагуляции латекса СКС-30 АРК четвертичными солями аммония их расход не оказывает существенного влияния на молекулярную массу каучуков в выделяемых фракциях.