1. Рецепт и режимы «холодной» эмульсионной полимеризации. Назначение компонентов рецепта.

2. Эмульгаторы, используемые в процессах эмульсионной полимеризации. Классификация ПАВ, применяемых в качестве эмульгаторов.

3. Классификация синтетических полимеров по свойствам, объемам производства и областям применения.

4. Свойства триизобутилалюминия. Взаимодействие с кислородом и водой.

5. Синтез бутилкаучука методом полимеризации в хлорметиле.

6. Железо-трилон-ронгалитовая окислительно-восстановительная система в рецепте «холодной» эмульсионной полимеризации. Принцип действия, назначение компонентов.

7. Регуляторы, используемые при синтезе эмульсионных каучуков. Их функции, особенности введения.

8. Процессуальная схема получения эмульсионных каучуков и её краткое описание.

9. Влияние глубины и температуры полимеризации на свойства эмульсионных каучуков.

10. Основные способы проведения полимеризации.

11. Анионоактивные ПАВ, используемые в качестве эмульгаторов. Основные типы и условия применения.

12. Процессуальная схема получения стереорегулярных каучуков и её краткое описание.

1. Рецепт и режимы «холодной» эмульсионной полимеризации. Назначение компонентов рецепта.

Эмульсионная полимеризация – это способ проведения полимеризации мономеров в дисперсионной среде (чаще всего в воде), приводящий к образованию дисперсии полимера с частицами коллоидной степени дисперсности.

Непременными компонентами эмульсионной полимеризации кроме мономеров и воды являются эмульгатор и инициатор. В процессе эмульсионной полимеризации образуются полимерно-мономерные частицы (ПМЧ), в которых и протекает процесс полимеризации. К концу процесса полимеризации они превращаются в латексные частицы с размером 10² нм, а сама система превращается в водную дисперсию полимера (латекс).

Преимущества эмульсионной полимеризации:

1) Процесс протекает при перемешивании маловязкой среды (это обеспечивает более эффективный отвод тепла полимеризации и поддержание необходимой температуры процесса. В свою очередь, это позволяет получать каучуки необходимого качества)

2) Имеется возможность изменения марок и свойств выпускаемых каучуков за счет сополимеризации различных мономеров и изменения их соотношения.

3) Эмульсионная полимеризация технологически достаточно легко может быть оформлена в виде непрерывного процесса.

4) Малая пожароопасность процесса.

5) Метод эмульсионной полимеризации является основным для получения товарных латексов, производство и применение которых непрерывно увеличивается.

Низкотемпературная эмульсионная полимеризация

При проведении процесса +50 °С для достижения глубины полимеризации

60 % для каучука СКС-30 требуется 15 часов. Для получения каучуков лучшего качества реакция проводится при температуре +5 °С.

Скорость полимеризации (или скорость исчезновения мономера) можно увеличить, повышая концентрацию свободных радикалов. При понижении температуры скорость полимеризации падает, концентрация радикалов уменьшается. Проведение полимеризации при низкой температуре стало возможным только с открытием окислительно-восстановительных систем.

Сущность действий этих систем заключается в следующем: концентрация свободных радикалов может быть увеличена, если наряду с инициатором применять восстановитель, которых приводит к повышению скорости распада инициатора на свободные радикалы.

2. Эмульгаторы, используемые в процессах эмульсионной полимеризации. Классификация пав, применяемых в качестве эмульгаторов.

Эмульгаторы, представляющие собой ПАВ, прежде всего являются компонентами, стабилизирующими систему. В их присутствии повышается стабильность эмульсии мономеров в воде и увеличивается устойчивость образующийся дисперсии полимера в воде. В процессе эмульсионной полимеризации тем или иным образом образуются ПМЧ, в которых и идет процесс полимеризации. Стабилизация системы достигается образованием на поверхности ПМЧ защитных адсорбционных слоев. В результате этого снижается поверхностное натяжение на границе «ПМЧ- вода». Другой крайне важной функцией эмульгатора является повышение в его присутствии растворимости углеводородов в воде – явление солюбилизации. В водных растворах ПАВ при концентрациях выше определенного предела наблюдается образование новой фазы – мицеллы.

Классификация эмульгаторов:

1) Ионогенные – способны при растворении в воде диссоциировать на ионы.

а) анионоактивные

б) катионоактивные

в) амфотерные (амфолитные)

2) Неионогенные

Молекулы ПАВ, являющиеся ионогенными эмульгаторами состоят из полярной гидрофильной части и неполярного углеводородного радикала (гидрофобного) (алкильного, алкил-бензольного, алкил-нафталинового, арильного)

Гидрофобная часть включает в себя от 10 до 20 углеродных атомов.

Анионоактивные эмульгаторы

Действующим началом обуславливающим поверхностно-активные свойства этих эмульгаторов является анион. Эмульгатор адсорбируется на поверхности частиц таким образом, что углеводородная гидрофобная часть обращена к ПМЧ, а полярная – к воде. Т.о частицы приобретают отрицательный заряд. В качестве эмульгаторов применяют соединения 2 групп:

1) щелочные соли (мыла) карбоновых кислот

2) натриевые соли органических сульфоновых кислот или алкилсерной кислоты.

Катионоактивные эмульгаторы

К катионоактивным эмульгаторам относятся соли замещенных аминов. В водных растворах эти соединения диссоциируют с образованием поверхностно-активных катионов. Латексные частицы приобретают положительный заряд. Полимеризация в этом случае протекает в кислой среде. В практике получения каучуков такие эмульгаторы не используются.

Амфотерные эмульгаторы

К ним относятся производные жирного ряда. (Пример: алкиламиносульфокислота или алкиламинокарбоновая кислота). В зависимости от рН среды они работают либо как анионоактивные, либо как катионоактивные эмульгаторы.

Неионогенные ПАВ

Эти ПАВ не способны диссоциировать на ионы в водных растворах, а их растворимость в воде обусловлена наличием функциональных групп. Наибольшее практическое применение получили алкил- или арил-полигликолиевые эфиры. Такие ПАВ применяются в комбинации с ионогенными для повышения стабильности латексов к наполнению различными минералами.

Водорастворимые эмульгаторы

Они представляют собой омыленные сополимеры метакриловой или акриловой кислоты с другими непредельными мономерами.

Выбор эмульгатора в производстве каучуков и латексов

Определяется следующими основными факторами:

1) Способностью обеспечить необходимую устойчивость латекса и скорость полимеризации на всех стадиях технологического процесса

2) В случае получения каучука возможностью достаточно технологично осуществить процесс коагуляции латекса

3) Получение необходимого комплекса свойств каучука или товарного латекса

4) Доступностью, стоимостью и способностью биологически разлагаться при очистке сточных вод