Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Катионные полиэлектролиты в технологии выделения каучуков из латекса (Показатели. Свойства. Применение). Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

1 / 81 2 3 4 5 6 7 8 > Следующая >>>

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

« ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ »

________________________________

ФГБОУ ВО

________________________________

Г.Ю. ВОСТРИКОВА, С.С. НИКУЛИН,

В.Н. ВЕРЕЖНИКОВ, Н.Ю. САННИКОВА

КАТИОННЫЕ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТЫ

В ТЕХНОЛОГИИ ВЫДЕЛЕНИЯ

КАУЧУКОВ ИЗ ЛАТЕКСА

(Показатели. Свойства. Применение)

Утверждено

редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

ВОРОНЕЖ

2024

УДК 678.4(075) ББК Л721я7 К29

Научный редактор профессор О.В. КАРМАНОВА

Р е ц е н з е н т ы:

зав. кафедрой высокомолекулярных соединений и коллоидной химии

Воронежского государственного университета

проф. А.С. ШЕСТАКОВ;

д.х.н. Е.В. ТОМИНА

(Воронежский государственный университет)

Печатается по решению

редакционно-издательского совета

Воронежского государственного университета инженерных технологий

Катионные полиэлектролиты в технологии выделения

К29

каучуков из латекса (Показатели. Свойства. Применение):

учеб. пособие / Г.Ю. Вострикова, С.С. Никулин, В.Н. Вережников, Н.Ю. Санникова; Воронежский государственный университет инженерных технологий. – Воронеж: ВГУИТ, 2024. – 75 с. – Текст: непосредственный.

ISBN 978-5-00032-717-3

Учебное пособие составлено в соответствии с требованиями ФГОС ВО подготовки

выпускников по направлению 18.03.01 – «Химическая технология». Предназначено для формирования общепрофессиональных и профессиональных компетенций. Представленный материал направлен на закрепление знаний по выделению каучуков из латексов, а также по основным свойствам синтезированных каучуков.

2804080000 – 15

К ОК2 (03) – 2024

Без объявл.

УДК 678.4(075) ББК Л721я7

ISBN 978-5-00032-717-3 ©

Оригинал-макет данного издания является собственностью Воронежского

государственного университета инженерных технологий, его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия университета запрещается.

Вострикова Г. Ю., Никулин С.С., Вережников В. Н., Санникова Н. Ю.,

2024

ФГБОУ ВО «Воронеж. гос. ун-т инж. технол.», 2024

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение …………………………………………………… 5

Глава 1. Основы технологического процесса получения полимерного материала из латекса………... 6

Глава 2. Основные способы выделения каучуков из латекса ………………………………………………………. 18

2.1. Выделения каучуков из латекса бессолевым методом………………………………………………………. 18

2.2. Применение низкомолекулярных органических веществ в процессе коагуляции лиофобных золей………… 22

2.3. Катионные полиэлектролиты при флокуляции золей………………………………………………………….. 24

2.4. Факторы и параметры, влияющие на процесс флокуляции…………………………………………………... 25

2.4.1. Влияние природы флокулянта………………………..

2.4.2. Влияние количественного состава флокулянта……...

2.4.3. Молекулярная масса агрегатов………………………..

2.4.4. Метод смешения растворов……………………………

2.4.5. Поведение дисперсий от концентрации

дисперсной фазы…………………………………………………..

2.4.6. Изучение электростатического потенциала

на стабилизацию золя………………………………………………

26 27 29 31

2.5. Основные механизмы укрупнения частиц………… 37

Глава 3. Основные закономерности флокуляции латекса ……………………………………………………… 40

3.1. Явления катионных поверхностно-активных веществ с эмульгаторами в золях…………………………... 40

3.2. Флокуляция латекса катионным полиэлектролитом…………………………………………… 49

3.2.1. Влияние концентрации дисперсной фазы золя……….

3.2.2. Механизмы нарушения кинетической устойчивости латекса…………………………………………………………………

3.2.3. Влияние температуры и различной молекулярной

массы на агрегативную устойчивость катионного полиэлектролита……………………………………………………..

3.3. Преимущества и недостатки метода выделения

каучука из латекса катионными полиэлектролитами…….... 71

Библиографический список……………………………….. 73

Введение

В производстве эмульсионных синтетических каучуков

выделение полимера из латекса производится коагуляцией с применением неорганических солей (обычно хлорида натрия) и кислот. Традиционные методы коагуляции отличаются эффективностью и относительной дешевизной, которые, однако, входят в противоречие с экологическими требованиями ввиду загрязнения промышленных сточных вод большим количеством солей. Поэтому актуальной задачей является разработка новых методов бессолевой коагуляции латексов, позволяющих снизить, а в ряде случаев и полностью исключить применение минеральных солей без существенного изменения технологии.

Одним из перспективных методов бессолевого выделения

эмульсионных каучуков является введение в них органических катионных реагентов: коагуляция низкомолекулярными веществами с крупными органическими катионами или флокуляция высокомолекулярными катионными полиэлектролитами. Известен ряд исследований и прикладных разработок способов выделения эмульсионных каучуков органическими катионными реагентами как синтетического, так и природного происхождения (гидролизаты белков).

Вопросам механизма и технологии коагуляции и

флокуляции латексов каучуков эмульсионной полимеризации органическими веществами посвящено данное пособие. Представлен механизм дестабилизации латексов катионными полиэлектролитами, описан нейтрализационный и мостичный механизм процессов выделения дисперсной фазы и свойства получаемого каучука в зависимости от различных факторов.

Глава 1. Основы технологического процесса получения

полимерного материала из латекса

С каждым днем спрос на эмульсионные каучуки

увеличивается из-за уникальности свойств данных полимеров имеющих широкое применение в производстве резинотехнических изделий, изделий медицинского назначения и т.д. За

счет совершенствования и модернизации процесса производства, а также внедрения нового аппаратурного оформления можно улучшить качества готового продукта, а также, сократить технологический цикл его получения, что приведет к увеличению производительности конечного материала.

Аппаратурное оформление для процесса коагуляции

различно. На каждом промышленном комплексе существуют свои особенности в конструкциях аппаратов и режимах коагуляции. На современных предприятиях наиболее известны следующие виды оборудования для коагуляции:

1) струйные аппараты – аппараты, которые предназначены для коагуляции латекса «горячей» полимеризации. Их применяют для выделения каучука из латекса в виде ленты;

2) установка бессолевой механической коагуляции. Данная установка исключает стадию отмывки полимера. Данные аппараты обладают рядом положительных свойств: имеют небольшие размеры, минимальным сбросом воды в окружающую среду, отсутствие соли как коагулирующего агента. Недостатками являются потери крошки каучука при сбрасывании сточных вод и высокая энергоемкость установки;

3) установка каскадной коагуляции. Состоит из трех последовательно расположенных аппаратов с мешалками. Процесс коагуляции разделен на три стадии – флокуляция, формирование крошки каучука и дозревание.

Для проведения процесса коагуляции необходимо снять

защитный барьер в виде заряда с поверхности латексных частиц. Для этого применяют коагулянты. В современной технологии в качестве коагулирующего агента в процессе выделения каучука из латекса используют растворы хлорид натрия в дозировки

~ 170-220 кг/т каучука, который вызывает агломерацию глобул

каучука в латексе, а также 2 % серная кислота, которая необходима для перевода молекул эмульгатора в свободные карбоновые кислоты и для поддержания заданного значения pH = 2,5–3,5 среды.

Дегазированный латекс из цеха полимеризации подается в

первый аппарат каскадной коагуляции куда добавляется раствор хлорида натрия. Вследствие чего происходит частичное снятие поверхностного заряда латексных глобул, а следовательно, система дестабилизируется и образуются агломераты. Полученный флокулянт из аппарата флокуляции поступает во второй аппарат каскада – аппарат коагуляции, где протекает основной процесс образования крошки каучука. На этом этапе выделения полимера из латекса подается подкисляющий агент с серумом, который представляет собой водный раствор с примесью электролита и других водорастворимых веществ латекса.

Затем каучуковая пульпа самотеком отправляется в

дозреватель – третий аппарат каскада, куда также вводят серум, подкисленный серной кислотой. При этом, стоит отметить, что во втором аппарате pH среды составляет около 6,0 -7,5 единиц, а в третьем ее значение снижается до 2,5-3,5 единиц. На протяжении всей коагуляции температура в оборудовании поддерживается на заданном уровне и составляет 50–60оС.

На следующем этапе пульпа каучука отправляется на

промывку от свободных карбоновых кислот и электролита, проходя через концентратор, работающий по принципу отстойника со скребковым механизмом в верхней части, где происходит отделение полимера от водной фазы (серума), которая рециклом возвращается на производство. С целью полной промывки каучука от серной кисл оты проводят процесс нейтрализации добавлением в промывную емкость раствора каустической соды с концентрацией 19-21 %.

Затем пульпа отправляется в концентратор для отделения

крошки каучука от промывной воды. Для обезвоживания каучук поступает в отжимную машину перед сушкой с целью уменьшения содержания влаги в полимере до 10–15 %. Из

экспеллера каучук направляется в дробилку, а затем при помощи пневмотранспорта – на сушку.

Сушка крошки каучука – два одновременно протекающих процесса, которые заключаются в диффузии влаги к поверхности полимера и испарение с нее. Два процесса должны проходить одновременно, при увеличении скорости испарения влаги происходит засыхание и закупоривание пор верхних слоев каучука, что приводит к пластикации полимера и сохранению влаги внутри каучука. Для более эффективного проведения процесса удаления влаги необходимо правильно учесть следующие параметры: температуру зон сушилки, пористость полимера, его размер, оптимальную толщину слоя крошки, оптимальная скорость конвейера, перемешивание крошки каучука во время сушки, а также количество влаги в полимере после отжимной машины.

Сушку осуществляют при помощи горячего воздуха в конвейерных сушилках, которые имеют четыре зоны, из которых первая, вторая и третья – зоны сушки, а четвертая – охлаждения. Такой технологический подход в аппаратурном оформлении процесса сушки позволяет провести равномерный нагрев всей области полимера, а также, что немаловажно, сохранить качество полимера, избежав при этом деструкцию и структурирование готового продукта. Во время продвижения полимера по зонам возможно прилипание крошки каучука к конвейеру. Для решения данной проблемы применяют его опудривание тальком путем распыления сжатым воздухом.

Высушенные каучуки из сушилки поступают в упаковочный цех, где транспортируются на автоматический дозатор, а оттуда – на пресс брикетирования, камеры которого смазывают маслом во избежание прилипания полимеров к ним. Брикеты проходят автоматические контрольные весы, металлодетектор, с помощью которого определяют наличие металлических включений, и аппарат для обертывания полимера в полиэтиленовую пленку, а затем в бумажные мешки, которые зашиваются и отправляются в отделение расфасовки, а оттуда на склад с помощью автопогрузчика.

Технологический процесс выделения эмульсионных каучуков из латексов (на примере маслонаполненных каучуков) представлен на рис. 1 .

Рис. 1. Технологический процесс выделения эмульсионных маслонаполненных каучуков из латексов : 1 – латексное отделение;

2 – отделение приготовления эмульсий; 3 – отделение коагуляции; 4 – отделение промывки и предварительного обезвоживания каучука; 5 – отделение сушки; 6 – отделение упаковки; 7 – отделение очистки

воздушных выбросов из сушилок (печи дожига); I – латекс; II – масло ПН-6; III – антиоксидант; IV – коагулирующие агенты; V – вода; VI – пар; VII – продукт на склад

Латексное отделение. Отделение оборудовано вертикальными цилиндрическими емкостями из стали толщиной 8–10 мм и объемом 300 м3. Отделение представлено на рис. 2. Из партии латекса получают партию каучука 50–60 т, что соответствует загрузке одного железнодорожного вагона. Заполнение емкостей проводят на 90 % (т.е. емкость объемом 300 м заполняется до 270 м3) и опорожнение – до уровня не менее 20 % (60 м3).

Для усреднения партий латекса емкости оборудованы лопастными мешалками, скорость которых 40–50 мин-1. Продолжительность перемешивания составляет 1–2 ч. При этом для циркуляции латекса включается насос производительностью

300-500 м3/ч.

Рис. 2. Латексное отделение: 1 – латексная емкость;

2 – насосы; 3 – фильтр

Продолжительность непрерывной работы фильтрующих элементов с рабочей поверхностью 1–2 м2 до 1 мес. Для их изготовления используют сетку из нержавеющей стали с размером ячеек 0,68 x 0,68 мм и капроновые сита. Очистку фильтров проводят после удаления латекса сжатым воздухом с последующей промывкой умягченной водой.

Ввод эмульсий антиоксидантов (АО-6, ВС-30, ВТС-150) производится во время всасывания насоса циркуляции при работающей мешалке. Предварительно, перед вводом эмульсии в латекс осуществляется ее дополнительное перемешивание насосом циркуляции в течение 30–60 мин. Наиболее практичны эмульсии с концентрацией антиоксидантов 40±5 %. Использование более низких концентраций заметно снижает устойчивость получаемых эмульсий, а эмульсии более высокой концентрации обладают повышенной вязкостью, что значительно затрудняет равномерность их распределения в объеме латекса.

Описанный способ ввода антиоксиданта в латекс позволил устранить недостатки ранее применявшегося способа, по которому эмульсия антиоксиданта непрерывно дозировалась в латекс перед подачей его на коагуляцию. В этом случае производственники сталкивались с трудностями по замеру малых расходов эмульсий, наблюдалось расслоение их в аппаратах для хранения, большой разброс по содержанию антиоксиданта в партии каучука.

1 / 81 2 3 4 5 6 7 8 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]