Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭМУЛЬСИОННОЙ ПОЛИМЕРИ
ЗАЦИИ БУТАДИЕНА
Топохимия эмульсионной полимеризации бутадиена 8
Инициирование эмульсионной полимеризации окислительно-восстановительными системами
Влияние различных факторов на микроструктуру эмульсионного полибутадиена и его физико-механические свойства
Процессы структурирования и гелеобразования при получении высокомолекулярного эмульсионного полибутадиена
1.2. СПОСОБЫ СИНТЕЗА ЭМУЛЬСИОННОГО ПОЛИБУТАДИЕНА И
ЕГО СВОЙСТВА
Получение эмульсионного полибутадиена в присутствии окислительно-восстановительных систем
Эмульсионная полимеризация бутадиена в присутствии соединений металлов побочных подгрупп
Синтез, свойства и применение эмульсионного синдиотакти-ческого 1,2-полибутадиена
Свойства эмульсионных пол и бутадиен о в 38
Полибутадиены Синпол E-BR 38
Полибутадиен КЕР 8512 43
Полибутадиены Миллиопол 46
Полибутадиен ЭПБ-М-15 46 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 50
Характеристика компонентов и рецепт полимеризации 50
Способы проведения полимеризации и выделения каучука из латекса на пилотных установках
2.2.1. Полимеризация, отгонка непрореагировавшего бутадиена и выделение каучука из латекса
Обрыв полимеризации и оценка его эффективности 57
Синтез ингибитора полимеризации - эквимолярной смеси моно- и ди(2-гидроксипропил)гидроксиламинов
Методы изучения полимеризации и свойств латексов и каучуков 58
Определение сухого остатка латекса 58
Определение концентрации водородных ионов (рН) 58
Определение устойчивости латекса к механическим и
58 термомеханическим воздействиям
Определение поверхностного натяжения латекса 59
Определение структурной вязкости латекса 60
Определение характеристической вязкости полимера и
61 величины средневязкостной молекулярной массы
Определение точки гелеобразования 62
Определение содержания микрогеля в каучуке 63
Определение содержания третичного додецилмеркаптана
64 в латексе
2.3.10. Химический анализ каучуков 66
Приготовление спирто-толуольного экстракта и определение его концентрации
Определение содержания свободных и связанных органических кислот
2.3.10.2.1. Определение содержания свободных орга-
нических кислот
2.3.10.2.2. Определение содержания связанных органи
ческих кислот (мыл)
Определение содержания антиоксиданта ВС-1 68
Определение содержания влаги 69
Определение содержания масла 69
Определение содержания золы 70
Определение содержания гидроксиламина и его замещенных в водных растворах
Анализ резиновых смесей и их вулканизатов 71
ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ СМОЛЯНЫХ И ЖИРНОКИСЛОТНЫХ ЭМУЛЬГАТОРОВ НА СИНТЕЗ ЭМУЛЬСИОННОГО ПОЛИБУТАДИЕНА
Эмульгаторы на основе диспропорционированных канифольно-талловых продуктов
Жирнокислотные эмульгаторы синтетического и природного происхождения
Мыла Сі2-і4-алкєнилзамещенной янтарной кислоты 87
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ ПУТЕЙ СНИЖЕНИЯ РАЗВЕТВ-ЛЕННОСТИ И СШИВКИ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ЭМУЛЬСИОННОГО 95 ПОЛИБУТАДИЕНА
ГЛАВА 5. УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСЛОВИЙ ОБРЫВА ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ЭМУЛЬСИОН- 112 НОГО ПОЛИБУТАДИЕНА
ВЫВОДЫ 124
ЛИТЕРАТУРА 125
ПРИЛОЖЕНИЯ 138
Введение к работе
Актуальность работы. Каучуки общего назначения, синтезируемые эмульсионной полимеризацией, широко используются в шинной промышленности и производстве резинотехнических изделий. Однако по ряду физико-механических, экологических и экономических показателей они не отвечают все возрастающим современным требованиям. Актуальным в этом отношении является получение эмульсионного полибутадиена, содержащего 27 % масла-наполнителя (ЭПБ-М-27). Этот каучук характеризуется высокой морозо- и износоустойчивостью, хорошей обрабатываемостью и совместимостью с маслами-наполнителями, высокой воздухопроницаемостью и стойкостью к реверсии. Шины на основе резиновых смесей с использованием ЭПБ-М-27 отличаются повышенным сцеплением с мокрым асфальтом и бетоном.
Бутадиеновый каучук не содержит примеси высококипящего токсичного стирола, что делает возможным его применение в производстве изделий бытового, пищевого и медицинского назначения. В связи с низкой температурой стеклования эмульсионный полибутадиен имеет преимущества перед бутадиен-стирольными каучука-ми в производстве ударопрочных материалов. ЭПБ-М-27 лучше прививается к пластмассам и обеспечивает их более высокие физико-механические показатели. Однако вследствие низких технологических характеристик высокомолекулярного полибутадиена реализация его ценных свойств возможна лишь при условии пластификации этого каучука высокоароматическими и парафино-нафтеновыми маслами.
Эмульсионный полибутадиен превосходит полибутадиены растворной полимеризации по экономичности производства и технологическим свойствам. Более высокие технико-экономические показатели эмульсионной полимеризации обусловлены применением более дешевого исходного сырья, меньшими затратами на вспомогательные материалы и более низким расходом электроэнергии.
Важнейшим недостатком эмульсионного полибутадиена является его повышенная склонность к разветвлению и сшивке. Это приводит к снижению его пласто-эластических показателей, затрудняет переработку каучука и реализацию его свойств в смесях с другими полимерами. В соответствии с этим основной задачей при синтезе высокомолекулярного эмульсионного полибутадиена является повышение эффективности регулирования его молекулярной массы, уменьшение степени разветвленности и гелеобразования.
Цель работы. Разработка технологии получения высокомолекулярного эмульсионного полибутадиена с регулируемой величиной молекулярной массы и разветв-ленности макромолекул, а также предотвращение его структурирования в процессе выделения и переработки.
Научная новизна. Определены и обоснованы условия регулирования молекулярной массы, обеспечивающие хорошие технологические свойства ЭПБ-М-27 и высокие физико-механические показатели вулканизатов на его основе. Предложен новый способ снижения разветвленности макромолекул, сочетающий использование «слабого» ингибитора фенольного или аминного типа и дробную подачу компонентов регулирующей системы в микроэмульгированном виде. Определена рецептура полимеризации бутадиена в части оптимального количества эмульгаторов и их соотношения. Найден новый агент обрыва процесса и определена его эффективность. Изучена ингибирующая активность смесей диэтил- и 2-гидроксипропилгидроксила-минов. Впервые исследованы свойства вулканизатов резиновых смесей с использованием ЭПБ-М-27. Показано, что разработанный способ регулирования молекулярной массы этого каучука обеспечивает варьируемость свойств его резиновых смесей и вулканизатов с целью получения эластомеров различного назначения.
Практическая значимость работы. ЭПБ-М-27 рекомендован для использования в шинной промышленности и промышленности различных резинотехнических изделий, в том числе работающих в условиях низких температур. Показана возможность использования этого каучука в рецептах каркасных и протекторных резин взамен эмульсионных бутадиен-стирольных каучуков и сравнительно дорогих полибу-тадиенов растворной полимеризации. Установлено, что ЭПБ-М-27, наполненный светлым парафино-нафтеновым маслом, может применяться для изготовления окрашенных и неокрашенных изделий бытового, пищевого и медицинского назначения.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на I Всероссийской конференции по каучуку и резине (Москва, 2002), I Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах» (Воронеж, 2002), X Российской научно-практической конференции «Резиновая промышленность: сырье, материалы, технология» (Москва, 2003), II Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах» (Воронеж, 2004).
Испытание разработанного процесса осуществлено в условиях опытного завода Воронежского филиала ФГУП НИИСК.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 статей, 6 тезисов и материалов докладов Всероссийских конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 140 листах печатного текста. Она состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и списка использованной литературы. В диссертации 18 рисунков, 28 таблиц, 142 литературных источника.
