Компоненты эмульсионной полимеризации

При полимеризации в гетерогенной эмульсионной системе обязательно присутствуют: дисперсная фаза (мономер или смесь мономеров при проведении сополимеризации), дисперсионная среда (водная фаза), эмульгатор и инициатор полимеризации.

Мономеры. В производстве синтетических каучуков применяют: бутадиен, хлоропрен, стирол, a-метилстирол, акрилонитрил, 2-метил-5-винилпиридин, винилиденхлорид, метакриловая кислота и др.

Эмульгаторы. В производстве большинства эмульсионных каучуков и латексов используют анионактивные ПАВ: щелочные или аммонийные соли карбоновых кислот RC(O)OMt (где Mt = Na, K), сульфоновых кислот (RSO₃Mt – сульфонаты) и сульфоэфиров (ROSO₃Мt – алкилсульфаты).

Одним из основных промышленных эмульгаторов являются мыла на основе канифоли, содержащей около 90 % смоляных кислот, из которых основной является абиетиновая и ее производные.

Абиетиновая кислота обычно подвергается диспропорционированию.

В качестве эмульгаторов могут использоваться соли карбоновых кислот (например, лауринаты, стеараты, олеаты); синтетические жирные кислоты (СЖК) фракций С₁₀÷С₁₃, С₁₀÷С₁₈ (парафинаты), С₁₂÷С₁₄; мыла таллового масла; калиевые соли алкилбензилбензойных кислот фракции С₁₄÷С₁₈ (АББК); фторированных алифатических кислот общей формулы Н(СF₂)_nCOOH, где n = 4÷10.

Другим типом анионактивных эмульгаторов в промышленности синтетического каучука являются алкиларилсульфонаты в качестве которого успешно используют эмульгатор некаль, представляющий собой смесь натриевых солей моно-, ди- и трибутилнафталинсульфокислоты.

К группе алкиларилсульфонатов относится также лейканол (диспергатор НФ), являющийся натриевой солью продукта конденсации β-нафталинсульфокислоты с формальдегидом и отвечающий формуле:

, где n = 1÷9

Электролиты и буферные добавки. Электролиты используют для понижения поверхностного натяжения и снижения вязкости латекса. В качестве электролитов чаще всего применяют хлорид калия или сульфат натрия. Буферное вещество используют для создания постоянного значения рН в ходе всего синтеза каучука. В качестве буферных добавок чаще всего применяют карбонат натрия (кальцинированная сода), поддерживающий рН в пределах 10,2±1,0 и тринатрийфосфат – в пределах 12,4±1,0. Их содержание 2-4 % от массы полимера.

Инициаторы.В промышленности СК в качестве водорастворимого инициатора используют персульфат калия, а в качестве маслорасторимых – гидропероксиды в сочетании с окислительно-восстановительными системами.

Регуляторы молекулярной массы полимеров.В промышленности СК в качестве регуляторов молекулярной массы обычно используют меркаптаны, в частности додецилмеркаптан (С₁₂Н₂₅SH), чаще всего третичный; органические дисульфиды, тиоэфиры (например, диизопропилксантогендисульфид (дипроксид) и бис-этилксантогендисульфид). Количество регулятора в эмульсии составляет 2-5 % от массы полимера.

Стопперы(прерыватели).Эмульсионная полимеризация идет с довольно большой скоростью до 60 % конверсии мономеров. При конверсии более 60 % значительную роль начинают играть побочные процессы - сшивание и изомеризация. При использовании активных пероксидов конверсия мономеров может достигать 70 %.

Время, необходимое для достижения 60-62 % конверсии, зависит от массового соотношения водной и углеводородной фаз. Для стандартной системы бутадиен-a-метилстирол при соотношениях 200:100 и 133:100 время реакции составляет 16 час и 20 час, соответственно.

В качестве стоппера в промышленности используют гидрохинон и диметилдитиокарбамат натрия.

Стабилизаторы(используются и другие термины - антиоксиданты, противостарители, противоокислители). Стабилизатор - вещество, защищающее полимер в латексе и товарном каучуке от окисления и тем самым обеспечивающее сохранение свойств латекса и товарного каучука при хранении и переработке. В качестве стабилизаторов применяют вторичные ароматические амины (нафтам-2 и дифенил-пара-фенилендиамин (ДФФД)), ВТС-60 и ВТС-61, являющиеся производными ДФФД; вторичные амины ВТС-120, ВТС-150, ВТС-200; ВС-1, представляющий собой продукт конденсации алкилфенолов с уротропином. В качестве стабилизаторов используются также соединения фенольного типа, например, ВС-30 (диоктилбутилфенол), различные марки агидолов; резорцинформальдегидные, алкилрезорцинформальдегидные, аминофенольные олигомеры (смолы).