1.1.1.Розмір частинок та їх полідисперсність

Діаметр частинок більшості синтетичних латексів лежить в межах від 30...50 нм до 200...300 нм. Діаметр частинок натуральних та штучних латексів може сягати 600...1000 нм. Латекси є полідисперсними системами. Характерна крива розподілення частинок латексу за розміром зображена на рис.1.1. Застосовуючи спеціальні умови полімеризації, можуть бути отримані монодисперсні латекси. Проте їх застосування обмежене, в основному, дослідними роботами.

Рис.1.1. Типове розподілення частинок за розміром: d_n-середньочисельний діаметр; d_m-середньомасовий діаметр; d_vs- середньооб’ємно- поверхневий діаметр

Степінь полідисперсності залежить від метода та умов виготовлення латексу. Полідисперсність натуральних та штучних латексів значно вища, ніж у латексів отриманих емульсійною полімеризацією. При періодичній схемі емульсійної полімеризації, на відміну від неперервної схеми латекси характеризуються більш вузьким розподіленням частинок за розмірами. Застосований при отриманні деяких латексів процес агломерації їх частин призводить одночасно до збільшення полідисперсності. Через полідисперсність латексів можна говорити лише про середнє значення діаметра частинок.

Існують декілька способів знаходження середнього значення, серед яких найбільш часто використовують:

Середньочисельний діаметр

Середньомасовий діаметр

Середньооб’ємно-поверхневий діаметр

Вказані середні значення діаметра частинок одного й того самого зразка латексу не рівні (d_n<d_m<d_vs), а їх різниця непрямо характеризує ступінь полідисперсності.

Розмір частинок латексів визначає багато його властивостей, в т.ч. реологічні, оптичні, агрегатну стійкість, характер плівкоутворення та структуру плівок. Разом з тим, вплив розміру частинок латексу на його колоїдні та технологічні властивості неоднозначний та повинен розглядатися в комплексі з іншими характеристиками латексу, такими як: склад водної фази, особливість поверхні розділу полімер-вода, вміст полімеру в латексі та його властивості.

1.1.2. Водна фаза

Водна фаза синтетичних та штучних латексів містить, як правило, наступні компоненти: емульгатори, електроліти, речовини, що впливають на pH водної фази.

Роль емульгатора полягає в забезпеченні стабільності латексу як колоїдної системи.

Забезпечуючи достатню стійкість латексу на стадії отримання, транспортування та збереження, тип емульгатора та його склад разом з тим повинні дозволяти здійснювати дестабілізацію латексу при його переробці.

Емульгатори являють собою поверхнево-активні речовини (ПАР). Переважна більшість синтетичних і штучних латексів, що випускаються промисловістю, стабілізовані аніоноактивними ПАР. Аніоноактивні ПАР з’єднують з часткам латексу від’ємний заряд. Серед цих емульгаторів найбільше поширення отримали солі карбонових і смоляних кислот загальною формулою RCOOM, де R – вуглеводневий радикал, що являється гідрофобною часткою молекул, а M – катіон, що дає розчинні у воді основи, на практиці це K⁺, Na⁺, NH₄⁺. У вітчизняній промисловості при отриманні латексів використовуються солі синтетичних жирних кислот з цілевою фракцією С₁₀-С₁₃ і С₁₀-С₁₆, олеат калію, а також солі смоляних кислот (диспропорційована каніфоль). Вказані емульгатори ефективні при величині pH=9…11. В широкому діапазоні значень pH водної фази можуть бути використані емульгатори на основі алкіларилсульфонатів. Так при отриманні карбоксилвмісних латексів, полімеризація яких здійснюється в кислому середовищі, у вітчизняній промисловості застосовують емульгатор сульфанол НП-3 (алкілбензолсульфонат натрію C_nH_2n+1C₆H₄SO₃Na, де n = 10…12).

При синтезі латексів у полімеризаційній системі в невеликих кількостях вводять лейканол (диспергатор НФ) – продукт конденсації β-нафталін-сульфокислоти з формальдегідом

що виконує роль диспергатора і дефлокуліруючого агенту. Для окремих, спеціальних застосувань, де від латексу вимагається стійкість до кислого середовища, а також стійкість по відношенню до багатовалентних іонів металів, використовуються латекси, отримані із застосуванням катіоноактивних емульгаторів. Останні з’єднують часткам латексу позитивний заряд.

Не дивлячись на ряд переваг, латекси, отримані із застосуванням катіон-активних емульгаторів, мають обмежене поширення і промисловістю України не виробляються.

При полімеризації для зниження в’язкості латексу вводять невелику кількість електроліту. У випадку аніоноактивних емульгаторів це солі лужних металів.

Регулювання pH синтетичних латексів, показника, що визначає стійкість латексу до ряду впливів, здійснюється в процесі полімеризації введенням у вихідну водну фазу лугу чи кислоти. Для цієї ж цілі можуть також бути використані буферні сполуки, наприклад, тринатрійфосфат.

Водна фаза натуральних латексів має досить складний хімічний склад. Основними компонентами є білки і продукти їх розпаду, солі жирних кислот, ряд органічних і неорганічних солей. В концентратах натуральних латексів були виявлені 14 аніонів, в тому числі карбонати і фосфати. Переважаючими катіонами є іони амонію NH₄⁺ і К⁺, містяться також у мікрокількостях катіони магнію, міді, заліза.

Детальні відомості про склад водної фази натуральних латексів приведені в роботах [1, 2].

В натуральних латексах, концентрованих методами центрифугування і вершковідділення, високе значення pH = 10…12 забезпечується за рахунок застосування аміаку, що виконує роль консерванту, який перешкоджає розвитку бактеріальних процесів. Деякі типи концентратів натурального латексу, отриманих методом впарювання, містять гідроксид калію. Величина pH цих латексів також лежить в межах 10…12.