Комбинации поверхностно-активных веществ для осуществления прививочной сополимеризации в эмульсии

14. Королева А.И., Савенкова М.А., Вассель Н.П. // Тез. докл. междунар. научно-практич. конф. «Строительств о-2008». Ростов-на-Дону.: РГСУ. 2008. С. 195-196; Koroleva A.I., Savenkova M.A., Vassel N.P. // Proceedings of International Scientific-Practical Conf. «Construction-2008». Rostov-on-Don.: RSCU. 2008. P. 195196 (in Russian).

15. Аппен A.A. Химия стекла. Л.: Химия. 1984. 348 е.; Appen A.A. Chemistry of Glass. L.: Khimiya. 1984. 348 p. (in Russian).

16. Колесников В.И., Савенкова M.A., Королева А.И. //

Материалы междунар. научно-практич. конф. «Проблемы синергетики в трибологии, трибоэлектрохимии и ме-ханотронике». Новочеркасск.: ЮРГТУ. 2008. С. 6-10;

Kolesnikov V.I., Savenkova M.A., Koroleva A.I. // Proceedings of International Scientific-Practical Conf. «Problems of Syinergetics in Tribology, Tribochemistry and Mechanotronics». Novocherkassk.: SRSTU. 2008. P. 6-10 (in Russian).

17. Бацанов С. С. Электроотрицательность элементов и химическая связь. Новосибирск.: Сиб. отд. АН СССР. 1972. 183 е.;

Batsanov S.S. Electric Negativity of Elements and Chemical Bond. Novosibirsk.: Siberian Branch of the Academy of Sciences of the USSR. 1972. 183 p. (in Russian).

18. Бокий Г.В. Кристаллохимия. M.: Наука. 1981. 400 е.; Bokiy G.V. Crystalchemistry. M.: Nauka. 1981. 400 p. (in Russian).

Кафедра химии

УДК 678.762.2

A.C. Высоковский, И.С. Коротнева, В.Г. Курбатов, И.В. Голиков

КОМБИНАЦИИ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПРИВИВОЧНОЙ СОПОЛИМЕРИЗАЦИИ В ЭМУЛЬСИИ

(Ярославский государственный технический университет) e-mail: vysokovskiyas@ystu.ru; korotnevais@ystu.ru; kurbatovvg@list.ru, golikoviv@ystu.ru

Установлено, что при получении латексов затравочных сополимеров использование синергетических комбинаций поверхностно-активных веществ наиболее предпочтительно. Для осуществления прививочной сополимеризации в эмульсии следует учи -тывать не только синергетическую эффективность комбинаций эмульгаторов, но и различную способность индивидуальных компонентов смеси адсорбироваться на поверхности полимерных частиц.

Ключевые слова: привитые сополимеры, смешанные мицеллы, синергизм, диаметр латексных

частиц

В последние годы интерес, проявляемый к графт-сополимерам эмульсионной полимеризации, объясняется тем, что, изменяя их состав и структуру, можно получать материалы с различными, заранее заданными свойствами.

Обязательным компонентом при эмульсионной полимеризации является эмульгатор, основное назначение которого состоит в увеличении устойчивости эмульсии мономеров в воде и ста -билизации коллоидной дисперсии образующегося полимера.

Во многих случаях поверхностно-активные вещества применяются в виде смесей двух и более компонентов, каждый из которых способен к мицеллообразованию в своем индивидуальном растворе. В более широком понимании это растворы, в которых образуются смешанные мицел-

лы. Часто бинарные и многокомпонентные смеси ПАВ обладают большей или меньшей эффективностью, чем индивидуальные компоненты [1], т. е. проявляется синергизм или антагонизм их физико-химического действия. Для максимально эффективного использования смесей ПАВ необходимо понимать процессы взаимодействия между ПАВ и их влияние на процесс получения, а также характеристики синтезируемого латекса.

В ранее проведенных исследованиях [1, 2] был установлен синергизм действия комбинации ПАВ (натриевая соль сульфата эфира алкилфенола и алкилбензолсульфонат натрия) по сравнению с индивидуальными компонентами. В настоящей работе установлена зависимость распределения частиц по размерам, их числа и суммарной площади поверхности для латексов затравочных бутади-

ен-стирол-бутилакрилатных и привитых карбок-силсодержащих бутадиен-стирол-бутилакрилат-метакриламидиых сополимеров по ходу процесса синтеза.

Распределение частиц латексов по размерам определялось методом динамического светорассеяния на лазерном анализаторе размеров частиц Microtrac S3500.

Таблица 1

Распределение частиц по размерам для латекса затравочного бутадиен-стирол-бутилакрилатиого сополимера

Table 1. Latex particle size distribution for seed (buta-

Размер частиц, им Содержание частиц в латексе, %

Выход полимера, %

18 38 46 60 89

21,48 5,25 - - - -

25,55 23 3,78 - - -

30,4 31,39 21,05 - - -

36,1 25,14 28,15 18,68 4,3 4,28

43 11,36 25,33 31,25 24,81 22,97

51,1 3,13 14,58 29,78 32,02 33,1

60,8 0,62 5,45 15,25 24,65 25,6

72,3 0,1 1,37 4,22 10,78 9,71

85,9 0,01 0,25 0,73 2,86 2,68

102,2 - 0,04 0,09 0,51 0,56

121,5 - - - 0,07 0,09

144,5 - - - - 0,01

10

9

8

2 6

20

40 60

a, %

80

100

M

у - 0,{HMi +3.391

0

20

40

60

80

100

a, %

Из данных, представленных в табл. 1 и на рис. 1(а) и 1(6), видно, что происходит увеличение диаметра частиц, суммарная поверхность частиц латекса в ходе полимеризации остается практически постоянной, так как увеличение поверхности отдельных частиц компенсируется уменьшением их числа в результате коалесценции. Коалесциру-ют прежде всего мелкие частицы, обладающие более интенсивным броуновским движением.

В работе [1] показано, что при использовании синергетической смеси ПАВ для насыщения латекса-«затравки» не удавалось добиться адсорбционной насыщенности 80 %, поскольку не весь добавленный эмульгатор адсорбировался на поверхности частиц, что негативно сказывалось на устойчивости системы при синтезе латекса привитого сополимера. В данной работе для синтеза латекса затравочного сополимера использовалась комбинация ПАВ с содержанием натриевой соли сульфата эфира алкилфенола- 0,4 м.д. (массовые доли), а для получения латекса привитого сополимера насыщение латекса-«затравки» проводилось комбинацией ПАВ того же состава и алкилбензолсульфонатом натрия.

При осуществлении прививочной сополи-меризации эмульсионным методом использованы

Рис. 1. Зависимость числа (а) и суммарной площади поверхности частиц (б) для латекса затравочного бутадиен-стирол-бутилакрилатного сополимера от выхода полимера. N - число частиц; S - суммарная площадь поверхности частиц; a -

выход полимера Fig. 1. Dependence of the number (a) and total surface square (6) of particles for latex of the seed (butadiene-styrene-butylacrylate) copolymer on polymer yield. N - the number of particles; S - the total surface square of the particles; a - polymer yield

традиционные рецепты, включающие затравочный латекс, к которому добавлялись мономеры, ПАВ, инициатор радикального типа, и другие добавки. По ходу синтеза латексов привитых кар-боксилсодержащих бутадиен-стирол-бутилакри-лат-метакриламидных сополимеров (табл. 2, рис. 2(а) и 2(6)) происходит значительное увеличение диаметра латексных частиц (по сравнению с частицами латекса - «затравки») при небольшом снижении их количества (видимо, за счет коалесценции). Уменьшение количества латексных частиц к концу процесса в случае использования для насыщения комбинации ПАВ более значительное и составляет 20%. При использовании алкилбен-золсульфоната натрия сокращение числа частиц от начала процесса составило не более 8%. Возможно, это связано с большей вероятностью адсорбции молекул алкилбензолсульфоната натрия на поверхности латексных частиц, что подтвер-

ждает ранее полученные результаты [1]. Суммарная площадь поверхности частиц полимера возросла примерно на 80% и в том и в другом случае. При использовании для насыщения «затравки», как комбинации ПАВ, так и одного из компонентов - алкилбензолсульфоната натрия происходит прививочная сополимеризация на частицах латек-са-«затравки», поскольку не обнаружено мелких частиц даже на ранних стадиях процесса.

Таблица 2

Распределение частиц по размерам для латексов привитых карбоксилсодержащих бутадиен-стирол-бутилакрилат-метакриламидных сополимеров Table 2. Latex particle size distribution for latexes of grafted carboxylic (butadiene-styrene-butylacrylate-

Латекс привитого карбоксилсодержащего бутадиен-стирол-бутилакрилат-метакриламидного сополимера дополнительно стабилизированный только алкилбензолсульфонатом натрия оказался более устойчивым в процессе синтеза.

Таким образом, при получении латексов затравочных сополимеров целесообразней использовать синергетические комбинации ПАВ, обеспечивающие достаточную скорость синтеза и агрегативную стабильность, а на стадии получения латексов привитых сополимеров необходимо учитывать не только синергетическую эффективность комбинаций ПАВ, но и различную способ-

Кафедра технологии полимерных материалов

ность индивидуальных компонентов смеси адсорбироваться на поверхности полимерных частиц.

0 20 40 60 80 100

а, %

а, %

Рис. 2. Зависимость числа (а) и суммарной площади поверхности частиц (б) для латексов привитых карбоксилсодержащих бутадиен-стирол-бутилакрилат-метакриламидных сополимеров от выхода полимера: 1 - данные для латекса, насыщенного алкилбензолсульфонатом натрия; 2 - данные для латекса, насыщенного комбинацией эмульгаторов Fig. 2. Dependence of the number (a) and total surface square (6) of latex particles for the graft carboxylic (butadiene-styrene-butylacrylate-methacrylamide) copolymers on polymer yield: 1 - data for latex saturated by sodium alkyl benzene sulfonate; 2 - data for latex saturated by surfactant combination

ЛИТЕРАТУРА

1. Высоковский А.С., Коротнева И.С., Данилов С.В. //

Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2011. Т. 54. Вып. 8. С. 84-86;

Vysokovskiy A.S., Korotneva I.S., Danilov S.V. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2011. V. 54. N 8. P. 84-86 (in Russian).

2. Высоковский AC., Коротнева И.С. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2010. Т. 53. Вып. 6. С. 73-75; Vysokovskiy A.S., Korotneva I.S. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2010. V. 53. N 6. P. 73-75 (in Russian).

methacrylamide) copolymers

Содержание частиц Содержание частиц

в латексе, дополни- в латексе, дополни-

Размер частиц, тельно насыщенном алкилбензолсульфо- тельно насыщенном комбинацией ПАВ,

нм натом натрия, % %

Выход полимера, % Выход полимера, %

3 58 87 2 48 73

43 5,62 - -

51,1 16,6 - 19,7 - -

60,8 26,5 - 26,5 4,29 -

72,3 28,8 17,9 16,2 24,9 17 11,7

85,9 19,1 31,1 27,1 15,5 26,3 23,7

102 7,12 29,1 28 6,04 27,7 30,5

122 1,58 15,6 18,4 1,48 17,6 22,4

145 0,25 5,06 7,75 0,24 5,96 9,09

172 0,04 1,07 2,13 0,02 1,05 2,19

204 - 0,15 0,4 - 0,1 0,39

243 - - 0,03 - - 0,07