Статья по теме: Растворимый компонент

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Скачать полный текст

Растворимый компонент, создавая в разбавленном растворе на поверхности каждой частицы слой полимера, ответственен за стабилизацию дисперсии, предотвращающую флокуляцию. Химическая природа диспергируемых частиц не имеет большого значения, так как образующийся стерический барьер столь эффективен, что различие в притяжении между частицами становится несущественным. Например, поли(гидроксистеариновую кислоту) с молекулярной массой в интервале 1500—1800 успешно использовали для стабилизации дисперсий таких различных материалов, как полиметилметакрилат и полиакрилонит-рил [7], найлон и полиэтилентерефталат [8], двуокись титана и[2, С.59]

По этому методу растворимый компонент стабилизатора, а именно, поли(трет-бутилстирол), для получения узкого моле-кулярно-массового распределения синтезировали с использованием бутиллития в качестве инициатора в гептане при 25 °С; среднюю молекулярную массу полимера рассчитывали из относительных концентраций мономера и инициатора. Каждая из цепей имела один «живущий» конец, на котором в дальнейшем начинался рост нерастворимого в гептане полистирольного компонента. Образующаяся устойчивая дисперсия состояла из частиц-агрегатов блоксополимера. Проведен анализ ряда образцов, отобранных в ходе полимеризации стирола и обладающих различными соотношениями полистирола и растворимого компонента. Измерения диаметра частиц этих образцов и значения молекулярной массы и соотношения масс растворимого и нерастворимого компонентов позволили рассчитать молекулярную площадь, приходящуюся на одну растворимую цепь, и ее изменение в ходе дисперсионной полимеризации.[2, С.70]

Согласно оригинальному описанию, растворимый компонент стабилизатора модифицировали введением небольшого числа центров прививки; полученный предшественник стабилизатора использовали непосредственно в процессе дисперсионной полимеризации. В альтернативном случае этот предшественник предварительно превращали в привитой сополимер методом полимеризации в растворе. Описан так же [80] процесс модификации якорного компонента стабилизатора введением реакционноспособных групп; на последующей стадии прививки мономер, образующий растворимый компонент, полимеризовали в растворе этого якорного компонента.[2, С.107]

Совсем необязательно, чтобы адсорбированный компонент стабилизатора по составу был идентичен образующейся полимерной дисперсной фазе, например, поливинилацетат можно использовать как нерастворимый компонент стабилизатора при дисперсионной полимеризации акриловых мономеров [5]. Нерастворимость в дисперсионной среде — основное требование к якорной группе, но ее эффективность может быть значительно увеличена, если эта группа обладает специфическим сродством к диспергированному полимеру.[2, С.58]

Естественное усовершенствование процессов статистической привитой полимеризации — проведение реакций отрыва атома водорода от относительно небольшого числа активных центров передачи цепи, которые вводятся в растворимый компонент в ходе полимеризации или после нее. Число таких центров прививки, необходимых для каждой молекулы растворимого компонента, должно зависеть от эффективности соответствующих групп в генерировании центров роста цепи в условиях дисперсионной полимеризации. В идеале молекула стабилизатора должна содержать один якорный компонент соответствующего размера, присоединенный к растворимому компоненту. Однако число возможных реакций в каждой системе и неизбежное распределение полимера по функциональности таковы, что на практике невозможен строгий контроль за структурой. После выбора функциональной группы, эффективной как агент передачи при полимеризации данного мономера, необходимо эмпирически подобрать состав растворимого компонента.[2, С.100]

Наиболее успешным оказалось применение в дисперсионной полимеризации стабилизаторов на основе блок- или привитых сополимеров, состоящих из двух компонентов —- растворимого и нерастворимого в дисперсионной среде. Нерастворимый компонент, часто называемый «якорной группой», связывается с полимером, образующим дисперсную фазу. В некоторых случаях он может физически адсорбироваться частицами полимера и может быть построен так, что после адсорбции будет химически взаимодействовать с дисперсной фазой. Этот тип стабилизаторов чрезвычайно эффективен, даже если не протекают указанные химические процессы, так как их нерастворимый компонент сильно адсорбируется на поверхности частиц. Таким образом, растворимый компонент оказывается прикрепленным к поверхности и образует лиофильный слой, полностью покрывающий поверхность частиц.[2, С.58]

При получении некоторых типов полимерных дисперсий необходимо предварительно эмульгировать мономер, нерастворимый в непрерывной фазе. Стабилизация таких эмульсий типа масло/масло аналогична стабилизации полимерных дисперсий. Растворимый компонент стабилизатора действует по тем же самым общим принципам, так что для его выбора используют те[2, С.79]

Многие полимеры не являются достаточно эффективными предшественниками привитых сополимеров, так как они содержат в своей полимерной цепи относительно малое число потенциальных центров прививки. В подобных случаях часто необходимо использовать избыток растворимого полимера по отношению к площади поверхности стерически защищаемых частиц. Поэтому желательно, чтобы растворимый компонент мог выполнять и некоторые другие функции, относящиеся к хранению или конечному назначению композиций. Например, в качестве предшественников стабилизаторов были использованы алкидные смолы, модифицированные высыхающими маслами и действующие так же, как сшиваемые пленкообразователи в композициях для покрытий [58]. Для другого применения разработаны термоотверждаемые покрытия, в которых этерифицированные меламиноформальдегидные смолы могли вначале выполнять функцию предшественников стабилизатора, а затем, при горячей сушке пленки — сшивающих агентов для дисперсного акрилового полимера [59, 60].[2, С.98]

Мицеллярная ассоциация сильно зависит от степени нерастворимости якорной группы в дисперсионной среде, а также от относительных размеров растворимого и нерастворимого компонентов стабилизатора. Критерий нерастворимости якорной группы практически также определяет минимальный размер растворимой группы. Для обеспечения достаточной степени нерастворимости полимера в дисперсионной среде молекулярная масса должна быть ~1000 и более. Растворимый компонент, соединенный с такой якорной группой, должен иметь по меньшей мере аналогичную молекулярную массу, в противном случае в дисперсионной среде не сможет образоваться устойчивый мицеллярный раствор стабилизатора и произойдет его осаждение. Следовательно, минимальная молекулярная масса растворимого компонента должна быть по крайней мере 500—1000, что значительно больше требуемой для эффективного стерического барьера.[2, С.58]

По этим данным и по площади поверхности частиц, определенной из электронных микрофотографий, вычислена средняя площадь, занимаемая растворимым компонентом молекулы стабилизатора («молекулярная площадь»). Корень квадратный из молекулярной площади принят в качестве меры линейного расстояния между точками присоединения растворимых полимерных цепей стабилизатора. Использованный стабилизатор представлял собой привитой сополимер, в котором растворимый компонент, полигидроксистеариновая кислота, присоединена к якорной цепи сополимера метилметакрплата с метакриловой кислотой. Полиме-ризовали метилметакрилат или его смеси с небольшим количеством другого акрилового мономера в среде алифатического углеводорода. Стадию зарождения («затравку») проводили, полимеризуя небольшое количество акрилового мономера в растворе привитого сополимера в углеводороде, после чего для обеспечения контролируемого роста частиц медленно прибавляли основное количество мономера, а также стабилизатор дисперсии. Результаты, полученные для дисперсий с различными размерами частиц, приведены в табл. II 1.6.[2, С.65]

В предыдущем разделе было показано, что критерий выбора растворимого компонента полимера-стабилизатора можно определить с приемлемой точностью. Следовательно, для данной дисперсионной среды обычно возможно, используя параметры растворимости или другие родственные характеристики, выбрать из ряда полимеров пригодный в качестве растворимого компонента. Следующая проблема, которую следует рассмотреть, состоит в том, каким образом «заякорить» растворимый компонент на поверхности частицы полимера. Для эффективной стабилизации существенным является то, чтобы растворимая группа лишь с трудом смещалась или десорбировалась с поверхности частиц полимера как в ходе его получения, так и при последующем использовании дисперсии.[2, С.74]

... отрезано, скачайте архив с полным текстом ! Полный текст статьи здесь