1.1.3. Поверхня розділу полімер-вода

Якими б не були закономірності процесу отримання латексу, він завершується утворенням дисперсної колоїдної системи, полімерні частинки якої мають на своїй поверхні стабілізуючий, адсорбційний шар емульгатора. Адсорбційна насиченість емульгатором частинок синтетичних латексів може лежати в межах від 10 до 100%, але, зазвичай, складає 30…70%. Насиченість частинок штучних латексів, як правило, складає 100%. При додатковому введенні емульгатора в латекс, частки якого ненасичені, відбувається подальша адсорбція емульгатора на поверхні частинок. В межі наступає повне насичення поверхні латексних часток емульгатором, а його концентрація у водній фазі в цьому випадку відповідає критичній концентрації міцелоутворення (ККМ). Однак, якщо природа додатково введеного емульгатора відрізняється від природи емульгатора уже присутнього в латексі, може відбуватися витіснення з поверхні часток одного емульгатора іншим.

Кількість адсорбованого на поверхні часток емульгатора і вільного емульгатора у водній фазі латексу залежить від ряду факторів:

• сумарної поверхні часток латексу, яка визначається ступенем дисперсності полімеру і його концентрації в латексі;

• величини молекулярної площадки емульгатора в насиченому адсорбційному шарі, що залежить від молекулярної структури, адсорбційної активності емульгатора і природи полімеру латексу [3];

• значення ККМ емульгатора у водному середовищі.

Хімічна природа і структура адсорбційного шару на поверхні часток латексу, як буде показано нижче, визначають багато колоїдно-хімічних і технологічних властивостей латексу. Тут же відзначимо, що вплив адсорбційного шару на колоїдно-хімічні і технологічні властивості латексу зумовлено, з одного боку, тим, що адсорбція на поверхні частинок емульгатора з’єднує часткам полімеру латексу заряд (у випадку аніоноактивних ПАР – від’ємний), а, з іншого боку, наявністю гідратної оболонки, що утворюється внаслідок гідратації молекул і іонів емульгатора, адсорбованого на поверхні частинок.

В латексах, полімер яких містить функціональні групи, наприклад, карбоксильні, захисний адсорбційний шар і заряд частинок утворюються не лише за рахунок гідратованих молекул і іонів емульгатора, але і за рахунок частин функціональних груп полімерів, які знаходяться на поверхні. В цьому випадку латекс може мати невеликий вміст емульгатора або зовсім може бути отриманий без нього. Більш детальніше про структуру і параметри гідрато-адсорбційного шару синтетичних латексів наведено В.В.Лєбєдєвим [4] і В.Л.Кузніцовим[5, 6].

Данні про природу речовин, що адсорбуються на частинках натурального латексу, дуже обмеженні . Вважається, що поверхня розділу полімер – вода в натуральному латексі представляє собою гідратовані протеїни і мила жирних кислот, хоча хімічний склад адсорбційних на поверхні частин визначають завдяки складу білків, ідентифікованих у водній фазі.

1.1.4 Властивості та особливості полімерної фази в латексі

Властивості полімеру латексу в кінцевому рахунку визначають властивостями матеріалів і виробів , які виготовленні з використанням латексу. Вибір хімічної природи полімеру латексу для конкретного використанням нічим, в основному, не відрізняється від вибору полімеру в блоці. Так для виготовлення масло-бензостійких виробів необхідно використовувати бутадієн-нітрильні латекси, для виробів, стійких до дії концентрованих кислот і лугів, -фтор-сополімерні латекси, для виробів, до яких висувають вимоги низького модуля, високої еластичності, високої міцності,- натуральний латекс. Структура макромолекул в латексних частках, в принципі, не відрізняється від структури макромолекул в блоці. Однак є ряд специфічних особливостей полімерів товарних латексів, обумовлених як умовами отримання латексу , так як і умовами його переробки.

В більшості випадків до полімеру латексу не пред’являються вимоги – відсутність гелю. Більш того , для деяких латексів процес їх виготовлення отримання зшитого полімеру (хлоропренові латекси виготовлення Республіки Вірменія Л-7,Л-4,Л-М.бутадієн-стирольні латекси високотемпературної полімеризації , з високою конверцією мономерів, у відсутності регуляторів).

При визначених умовах синтезу латексів їх полімерні частинки можуть мати гетерогенну структуру.

Дрібна подача одного з сомономерів у ході процесу полімеризації може призвести до утворення гетерогенної структури частин полімеру латексу, коли один із сомономерів концентрується у центрі полімеру латексу , а інший – на її периферії. Це найбільш характерно для сополімерів, сомономери яких відрізняються полярністю. Так гетерогенна структура частин відмічена у латексів сополімерів стиролу і етил акрилату, карбоксилвмісних бутадієн-стирольних латексів [3, с. 19; 7, 8]. Концентрування на поверхні частин полярних груп може призвести до зміни колоїдно-хімічних властивостей латексу і, конкретно, його стійкості до різних дій.

На відміну від каучуків, які при виділенні і промивці звільнюються від великої частини емульгаторів, електролітів і інших некаучукових речовин, латекси поступають на переробку з всіма компонентами водної фази. Речовини, які входять в склад водної фази, залишаються в полімері, якщо не прийняті спеціальні прийоми їх видалення, можуть вагомо змінити властивості виробів і матеріалі, які виготовляють.

При переробці латексів звичайними методами латексної технології (пряме мочання, іонне відкладення, желатинування, вспінювання тощо) та при переробці полімерів в блоці ,латексний полімер не піддається механічним діям (вальціювання, екструзія), призводять до деструкції полімеру. Тому при переробці латексу залишається початкова молекулярна маса полімеру і його молекулярно-масовий розподіл, що позитивно відбивається на фізико - механічних властивостях отриманих виробів.

З іншого боку, полімери деяких синтетичних латексів (наприклад, синтетичного 1-4 цис-поліізопрена) мають більш нижчу молекулярну масу при порівнянні з відповідними полімерами в блоці внаслідок можливої деструкції, яка протікає при емульгуванні розчину каучуку, відгонки розчинника, концентруванні.

Важливою характеристикою полімеру латексу є його пласто-еластичні властивості, які залежать як і у полімерів в блоці від молекулярної маси полімеру , його молекулярно масового розподілу, ступені структуруванні, рухливості сегментів макромолекул. Ці властивості визначають можливість деформації латексних глобул, характер і ступінь їх коалесценції, впливають на плівкоутворення і структуру плівок, осадові явища, і, в кінцевому рахунку, впливають на властивості виготовленого виробу.

Відомо, що бутадієн-стирольні латекси є плівкоутворюючими тільки при складі стирольних ланок в складі сополімера не більше 65%.При більш високому складі стирольних ланок в результаті зменшення рухливості сегментів макромолекул , підвищення жорсткості знижується властивість до деформації латексних частинок і їх коалесценції , що призводить до порушення плівкоутворення. Надмірний ступінь вулканізації полімеру, що проведена на стадії латексу, може повністю виключити плівкоутворення навіть такого неперевершеного плівкоутворюючого латексу, як натуральний. Ряд даних [9,10] свідчить про те, що пластоеластичні

Рис.1.2. Вплив складу зв'язаного стиролу в полімері бутандієн-стирольного латекса на плівкоутворення латекса і властивості плівок : А-область , в якої латекс плівкоутворюючий;Б-область , в якої латекс неплівкоутворюваний ;1-місцнімть при розтягу :2-подовження

властивості полімеру, що визначають здатність латексних часток до деформації та їх коалесценції, можуть спричиняти вплив на деякі колоїдні властивості латексу: реологічну поведінку, стійкість до зовнішніх впливів. Причини цього, з точки зору авторів, пов’язані з різним характером агресії полімерних часток, що відрізняються пластоеластичними властивостями.