Марки, свойства, применение синтетических латексов. Технология получения синтетических латексов. Перспективы развития

Синтетические латексы представляют собой коллоидные многокомпонентные системы, состоящие из полимера, стабилизатора (эмульгатора), электролитов и других компонентов. Дисперсная фаза состоит из частиц полимера, стабилизатора электролита и других компонентов, дисперсионная фаза — из водного раствора эмульгатора. Синтетические латексы сходны с натуральным латексом по составу коллоидной системы, содержанию полимера, но различаются типом стабилизаторов. В натуральных латексах стабилизаторами являются протеины, а в синтетических поверхностно-активные вещества.

Главной характеристикой всякой коллоидной многокомпонентной системы является степень дисперсности. Все синтетические латексы относятся к полидисперсным системам, размер частиц которых колеблется от сотых долей до нескольких микрометров.

Синтетические латексы представляют собой более высокодисперсные системы, чем натуральный латекс. Частицы синтетических латексов меньше и более однородны по размерам, чем частицы натурального латекса (0,05 мкм в синтетических латексах, 0,15—14 мкм в натуральном). Благодаря высокой дисперсности синтетические латексы обладают рядом преимуществ по сравнению с натуральным латексом: большей устойчивостью лучшей диффузионной способностью и т. д.

Частицы всех синтетических латексов несут отрицательный заряд, потенциал которого обычно колеблется в пределах 40—90мВ. Устранение заряда с частиц латекса введением электролитов вызывает их коагуляцию с образованием крупных флокул. Заряд частицы латексов удерживается благодаря абсорбированному на их поверхности стабилизатору (эмульгатору). Характерным свойством синтетических латексов является их меньшая подверженность самопроизвольному расслаиванию, или сливкоотделению, по сравнению с натуральным латексом. Для концентрирования таких латексов применяют особые приемы. Другим важным свойством коллоидной системы является вязкость. Вязкость синтетических латексов зависит от их концентрации, температуры, наличия электролита и др. С увеличением концентрации латекса вязкость его возрастает, причем для каждого вида латекса имеется своя критическая концентрация пастообразования.

Латекс может коагулировать при механических и температурных воздействиях, разведении, введении в него электролитов, инертных наполнителей и т. д.

Установлено, что свойства дисперсной фазы синтетических латексов почти не влияют на свойства латексов. Это объясняется тем, что у каждой частицы каучука имеется достаточно плотный адсорбционный слой. Влияние дисперсной фазы сказывается лишь при очень глубоких изменениях, которые ведут к разрушению латекса. К таким изменениям относятся коагуляция, высыхание при пленкообразовании и др. Только в этом случае свойства коагулянта и физико-химическая характеристика полученных пленок определяются природой полимера, который содержится в латексе.

На свойства синтетических латексов большое влияние оказывают состав и свойства дисперсионной среды, главным образом природа эмульгатора или стабилизатора и чистота исходных мономеров. В производстве латекса используется более широкий ассортимент эмульгаторов, чем для каучуков эмульсионной полимеризации. В большинстве случаев применяют анионноактивные эмульгаторы — соли жирных кислот, абиетиновой кислоты, сульфокислот и др.

Производство синтетических латексов — это многостадийный процесс, который включает следующие стадии: приготовление мономеров, водной фазы и растворов регулятора, эмульсионную полимеризацию, отгонку незаполимеризовавшихся мономеров и введение антиоксидантов. Кроме того, часто бывают необходимы такие операции, как агломерация частиц и концентрирование латекса. Технология получения синтетических латексов во многом аналогична технологии получения многотоннажных синтетических каучуков эмульсионной полимеризации, однако при синтезе латексов соотношение фаз изменяется в более широких пределах, чем при получении эмульсионных каучуков: от 100:60 до 100—200. Поскольку требования к изделиям из латексов ниже, чем к изделиям из каучуков, то полимеризацию при получении латексов проводят до более глубоких стадий (до 98—I00%). Несмотря на то, что полимеризация сопровождается процессами разветвления и сшивки непредельных полимеров, этот прием позволяет в ряде случаев исключить из производственного цикла регенерацию непрореагировавших мономеров и концентрирование латексов. При получении латексов глубокой полимеризации продолжительность синтеза достигает 30—40 ч. Полимеризацию в большинстве случаев осуществляют периодическим способом в автоклавах объемом 12м³. Температура полимеризации при получении латексов близка к температуре синтеза соответствующих каучуков (5—8⁰С при низкотемпературной и 30—50⁰С при высокотемпературной полимеризации). В большей части процессов переработки синтетические латексы применяют с концентрацией около 30% —в такой концентрации их получают при производстве синтетических каучуков.

Синтетические латексы с высоким содержанием сухого остатка можно получать путем специального концентрирования латексов с обычным содержанием сухого остатка или непосредственно в процессе полимеризации. Концентрирование латексов в промышленности проводят двумя методами: сливкоотделением и упариванием. В качестве сливкоотделяющих агентов применяют как естественные продукты (альгинаты и др.), так и синтетические (полиакрилат натрия, поливиниловый спирт и его эфиры, полиакриламид). Преимущества метода сливкоотделения — простота оборудования и отсутствие энергетических затрат, недостаток — наличие больших количеств разбавленного серума.

Основной метод концентрирования латексов — упаривание. К преимуществам этого метода относятся: высокая производительность оборудования и отгонка незаполимеризовавшихся мономеров с водяным паром. Недостаток метода — интенсивное пенообразование, а также образование коагулюма в результате механического и термического воздействия на латекс.

В промышленной практике используют два варианта аппаратурного оформления процесса концентрирования методом упаривания: турбулентно-пленочные испарители типа «Луна» и емкости с выносным теплообмёнником.

Принцип действия турбулентно-пленочных испарителей состоит в испарении влаги из слоя латекса толщиной около 3мм, создаваемого на стенках лопастями ротора. Благодаря интенсивному перемешиванию слоя латекса увеличивается теплоотдача через стенку аппарата.

При концентрировании упариванием в емкостях с выносным теплообменником латекс подают насосом через фильтр в теплообменник и подогревают до 35—40 ° С. Паролатексную смесь направляют в систему конденсации. Испарение влаги из латекса ведут при остаточном давлении 5,3 кПа.

Марки синтетических латексов, выпускаемых в промышленности следующие:

1 Бутадиен-стирольные латексы относятся к латексам общего назначения, заменяющим натуральный латекс. Их получают при совместной полимеризации бутадиена и стирол, аналогично соответствующим каучукам. Кроме стадии полимеризации в процессе получения бутадиен-стирольных латексов имеется также стадия отгонки незаполимеризовавшихся мономеров (дегазация) и при получении 0коконцентрированных латексов — стадия концентрирования.

Выпускается большое число типов бутадиен-стирольных латексов, которые различаются между собой по соотношению звеньев бутадиена и стирола, рецептуре полимеризационной шихты, содержанию сухого остатка, эмульсионной системе и температуре полимеризации. Эти латексы широко применяют для пропитывания корда и покрытия изделий в шинной промышленности, в производстве рукавов, клеев и паст для уплотнения консервных банок, для пропитки бумаги и ткани и так далее.

2 Бутадиен-нитрильные латексы получают эмульсионной сополимеризацией бутадиена и нитрила акриловой кислоты, аналогично соответствующим каучукам. Бутадиен-нитрильные латексы неустойчивы к низким и высоким температурам. Их агломерация замораживанием и концентрирование при повышенных температурах ведет к образованию большого количества коагулюма. Концентрирование бутадиен-нитрильных латексов проводится с добавкой алгинатов, казеинатов и др.

Бутадиен-нитрильные латексы обладают высокой маслобензостойкостью, что обеспечивает им широкое применение в ряде отраслей народного хозяйства: в производстве искусственной кожи, нетканых материалов, ударопрочного полистирола, маслостойкой пенорезины, маслобензостойких перчаток, для пропитки и проклейки бумаги и др.

3 Хлоропреновые латексы получают методом эмульсионной полимеризации хлоропрена. Это первые синтетические латексы, которые нашли широкое применение благодаря хорошей клеящей способности и прочности при разрыве невулканизованного полимера, достигающей 1,47 МПа.

Пленки хлоропреновых латексов превосходят пленки из натурального латекса по устойчивости к окислению, действию озона и тепла, газонепроницаемости, огне- и водостойкости. К недостаткам хлоропреновых латексов следует отнести невысокую морозостойкость и дегидрохлорирование при хранении изделий, что приводит к ухудшению их физико-механических свойств.

Хлоропреновые латексы нашли широкое применение в производстве тонкостенных резиновых изделий, при изготовлении защитных перчаток, шаров-зондов, губчатых изделий и др. Процесс производства хлоропреновых латексов мало отличается от процесса получения хлоропреновых каучуков.

4 Винилпиридиновые, получаемые сополимеризацией винилпиридина с бутадиеном (ДМВП-10Х) и стиролом (ДСВП-15-1Б) наличие пиридиновых групп повышает адгезию полимера к шинному корду.

5 Винилиденхлоридные — продукты сополимеризации винилиденхлорида с виниловыми или диеновыми мономерами латексы ДВХБ-70 в ВХБ-70 применяют в производстве искусственной кожи.

6 А к р и л а т н ы е — продукт сополимеризации акриловых кислот с виниловыми мономерами, применяют при изготовлении уплотняющих прокладок.

7 К а р б о к с и л а т н ы е — продукт сополимеризации мономеров с карбоновыми кислотами; бутадиеновый латекс СКД-1 применяют для пропитки шинного корда, СКД-1М——для производства морозостойкой пенорезины, СКД-1-б — для изготовления плащевых и дублированных тканей.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: