Процесс коагуляции - выделения из латекса полимера в виде мелкой однородной крошки каучука возможен при воздействии следующих факторов:
• физических (повышенные температуры, замораживание);
• химических (введение реагентов);
• физико-химических (введение наполнителей, коагулянтов).
Устойчивость латексов к термическому воздействию (при действии высоких и низких температур) зависит от качественного и количественного состава эмульгирующей системы, состоящей, как правило, из нескольких ПАВ.
При дегазации (отгонке незаполимеризовавшихся мономеров при использовании острого пара), проводимой практически для всех эмульсионных каучуков и латексов, наименее устойчивы к действию повышенных температур, микрогетерогенные системы, стабилизированные неионогенными ПАВ, коагулирующими при температуре свыше 80 оС.
Латексы, стабилизированные анионогенными эмульгаторами, более устойчивы к воздействию температур, т.к. термическая коагуляция возможна при воздействии температур порядка 120 ÷ 150 оС в течении нескольких суток.
Особым случаем термической дестабилизации латексов является термосенсибилизация, протекающая в присутствии специально вводимых веществ, которые оказывают сильное влияние на процесс коагуляции при нагревании. На термосенсибилизации основан один из способов получения резиновых изделий из латексов.
К числу физических дестабилизирующих воздействий относится замораживание-оттаивание, что очень важно при хранении и транспортировки товарных латексов. Наиболее легко коагулируют при замораживании латексы полярных полимеров.
Коагуляция замораживанием используются при выделении из латекса хлоропреновых каучуков. По методу Талалая - коагуляция замораживанием используется при получении пенорезины.
|
|
Коагуляция латексов под действием электролитов является основным способом выделения каучуков из латекса. При введении в латекс электролита уменьшается значение z-потенциала, что снижает энергетический барьер и приводит к повышению вероятности столкновения частиц и их агломерированию.
Медленная коагуляция обусловлена низким содержанием электролита, что не обеспечивает каждое столкновение слипанию частиц.
Быстрая коагуляция наступает при более высоком содержании электролита, что приводит к глубокой дестабилизации частиц и как следствие мгновенное образование крупных агломератов.
Порог быстрой коагуляции зависит от природы коагулянта и его количества, а также количественного и качественного состава эмульгирующей системы.
Согласно правилу Щульца-Гарди коагулирующая способность ионов возрастает пропорционально их заряду в шестой степени, т.е. использование коагулянтов более высокой валентности сокращается его расход почти на порядок.
Химическим фактором является перевод мыл карбоновых кислот в нерастворимые в воде соединения. Снижение водородного показателя до рН = 8 способствует гидролизу поверхностно-активных ионов с образованием нерастворимых в воде карбоновых кислот, не обладающих свойствами ПАВ.
Использование смеси электролитов способствует снижению расхода коагулирующих компонентов за счет разного действия, т.е. один электролит способствует снятию заряда частиц и высаливанию эмульгатора, а другой устраняет поверхностную активность эмульгатора.
|
|
При введении электролитов в латексы, стабилизированные неионогенными эмульгаторами, происходит дегидратация адсорбционных оболочек латексных частиц, высаливание эмульгатора электролитом, и в конечном итоге — коагуляция латекса.
Процесс коагуляции протекает в две стадии:
а) флокуляция - образование рыхлых агрегатов (достижение максимального насыщения поверхности эмульгатором и снижение поверхностного натяжения до значений соответствующих критической концентрации мицелообразования, что сопровождается повышением вязкости и увеличением оптической плотности);
б) коагуляция — разделение микрогетерогенной системы на полимерную и водную фазу (снижение энергетического барьера и коалесценция частиц в первичные агрегаты.
Физико-химическим методом следует отнести дестабилизацию при введении инертных наполнителей, которые способствуют перераспределению эмульгатора, в результате снижается адсорбционная насыщенность эмульгатором поверхности латексных частиц. Кроме того, многие минеральные наполнители способны выделять в водную среду ионы металлов, в том числе многовалентных, а также изменять величину водородного показателя рН.