Введение к работе
Актуальность проблемы.
Полимерные суспензии (латексы) занимают одно из ведущих мест по широте применения в различных областях народного хозяйства. Они используются в промышленности для изготовления разнообразных маканых изделий, пенорезины, для пропитки шинного корда, проклейки технических картонов и строительных материалов, для получения пористых и микропористых изделий, облицовки химической аппаратуры и т.д. Их получают эмульсионной сополимеризацией виниловых и диеновых мономеров.
В крупнотоннажном производстве эмульсионных каучуков и латексов, чрезвычайно важной и актуальной проблемой является очистка сточных вод, так как сброс высококонцентрированных стоков (ВКС) только на одном предприятии может составлять 80 м3/ч, а промывных вод - 300 м3/ч. Наличие в ВКС биологически неразлагаемых ПАВ исключает их сброс на очистные сооружения.
Латексные частицы вызывают пенообразование, способствуют агломерированию активного ила, а при концентрациях 50-100 мг/дм3 нарушают процесс нитрификации при биологической очистке.
Существенным недостатком в производстве латексов в промышленности является большой расход эмульгаторов (5 - бм.ч.), и особенно использование в рецепте бионеразлагаемого продукта - лейканола. С учётом многокомпонентности состава сточных вод, сбрасываемых на биологические очистные сооружения, содержание в них ПАВ не должно превышать 0,8 мг/дм3.
В связи с этим своевременным и актуальным является поиск путей снижения концентрации бионеразлагаемых ПАВ и новых видов ПАВ и их смесей с известными биоразлагаемыми ПАВ для использования в производстве многотоннажных диен-стирольных латексов, исключающих загрязнение водоёмов токсичными бионеразлагаемыми загрязнителями.
Цель работы.
Синтез диен-стирольных латексов в присутствии смеси ПАВ различной природы с целью повышения уровня экологической безопасности их производства.
Научная новизна:
- Сформулированы принципы создания экологически чистых рецептур
синтеза высокостирольных диен-стирольных латексов по существующей техно
логии их производства.
- Показано, что устойчивые диен-стирольные латексы при общей сниженной
концентрации ПАВ, в том числе и бионеразлагаемых лейканола и
оксиэтилированного алкилфенола ОП-10, образуются при изменении способа
формирования эмульсий, а именно при эмульгировании мономеров, содержащих
растворённый предварительно в них ПАВ.
- Показано, что при получении эмульсии мономеров, содержащих
добавленный в них эмульгатор, и инициировании полимеризации протекает
интенсивное дробление и микроэмульгирование мономера, и микрокапли мономера
становятся основным источником ПМЧ, что отражается на скорости процесса,
диаметре частиц и их распределении по размерам.
Установлено, что при синтезе диен-стирольных латексов в присутствии смеси ионогенных и кремнийорганических ПАВ полимерные суспензии содержат частицы со структурой типа «ядро-оболочка», характеризуются устойчивостью в процессе синтеза, узким распределением частиц по размерам, низким пенообразованием, а плёнки, полученные из этих латексов - низким водопоглощением, повышенной устойчивостью к механическим воздействиям и агрессивным средам.
Показано, что при определённых массовых соотношениях алкилсульфоната натрия, Е-30, и а-(карбоксиэтил)-ю-(триметилсилокси)поли-диметилсилоксана можно синтезировать устойчивые полистирольные латексы с высоким содержанием сухого вещества.
Практическая значимость. Разработаны рецептуры синтеза высокостирольных диен-стирольных латексов с пониженной общей концентрацией ПАВ, а также рецептуры, не содержащие бионеразлагаемый лейканол, позволяющие повысить уровень экологической безопасности их производства.
- Показана перспективность использования синтезированных латексов в
качестве связующего при производстве бумаги.
Автор защищает:
Условия синтеза высокостирольных диен-стирольных латексов, обеспечивающие отсутствие в сточных водах коагулюма и лейканола, которые отличаются от существующих экологическими и ресурсосберегающими преимуществами.
- Коллоидно-химические свойства исходных эмульсий мономеров и
кинетические закономерности сополимеризации изопрена (бутадиена) со стиролом,
на основании которых составлены рецептуры синтеза латексов, не содержащих
бионеразлагаемые ПАВ.
Принципы создания экологически чистых рецептур синтеза высокостирольных диен-стирольных латексов с минимальной корректировкой в существующей технологии их производства.
Высокие, по сравнению с существующими, физико-химические свойства диен-стирольных латексов и плёнок на их основе, полученных по предлагаемой экологически более безопасной технологии.
Данные по полимеризации стирола в присутствии смеси алкилсульфоната натрия, Е-30, и а-(карбоксиэтил)-ю-(триметилсилокси)полидиметилсилоксана, ПДС, при различных массовых соотношениях ПАВ в широком интервале значений объёмных соотношений мономер/вода.
Апробация работы.
Результаты исследований и основные положения диссертации доложены и обсуждены на секции «Управление эколого-экономическими системами» в рамках Всероссийской конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования» 21-23 апреля 2008 года и 22-24 апреля 2009 года (Москва, Российский университет дружбы народов), на научных семинарах экологического факультета РУДН.
Публикации.
По теме диссертации опубликованы 4 печатных работы, 2 из них в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объём диссертации.
Диссертация состоит из введения, литературного обзора, результатов и их обсуждения, выводов, списка литературы. Материалы изложены на 144 страницах машинописного текста, включая 22 таблицы, 63 рисунка.
