7. Латексы

7.1. Классификация и методы получения латексов

Латексы относят к коллоидным системам, представляющим собой водные дисперсии полимеров (натуральных или синтетических) 115, 120.

Латексы подразделяют на натуральные, синтетические и искусственные.

Латекс натуральный – млечный сок тропических каучуконосных растений, представляющий собой водную дисперсию натурального каучука. Дисперсная фаза латекса состоит из частиц (глобул) шарообразной или грушевидной формы размером от 0,25 до 5 мкм. Глобулы состоят из плотной эластичной каучуковой оболочки, внутри которой находится жидкий каучук. Наружная поверхность оболочки защищена слоем из белковых веществ, смол, мыл и гидратно-связанной воды. Адсорбированная на поверхности глобул белковая оболочка сообщает им отрицательный заряд, который вместе с гидратно-связанным слоем воды обеспечивает агрегативную устойчивость латекса как коллоидной системы. Электрокинетический потенциал глобул концентрированного латекса составляет 100 мВ. Нейтрализация заряда частиц или разрушение защитной оболочки под воздействием микроорганизмов, химических и физических факторов приводит к коагуляции латекса.

Латексы синтетические – коллоидные системы, представляющие собой водные дисперсии синтетических полимеров, стабилизированные поверхностно-активными веществами (эмульгаторами). Большинство товарных синтетических латексов получают непосредственно в результате эмульсионной полимеризации и сополимеризации. Таким образом были впервые получены (в 40-х годах ХХ в) хлоропреновые (США, СССР), бутадиеновые (СССР), бутадиен-стирольный и бутадиен-нитрильный (Германия) латексы. Технология получения латексов несколько отличается от технологии получения эмульсионных каучуков. При производстве товарных латексов выполняют следующие условия: применяют эмульсии с высоким содержанием мономера, доводят полимеризацию до большой глубины, используют меньшее количество эмульгатора (обычно применяют анионоактивные эмульгаторы – натриевые или аммониевые соли природных или синтетических высших жирных кислот, калиевые соли кислот канифоли, алкилсульфонат натрия и т.д.). Номенклатура синтетических латексов более богатая, а требуемый объем потребления относительно небольшой. Поэтому большинство из них получают по периодическому методу и только такие многотоннажные латексы, как СКД-1, СКС-65ГП, СКС-С, ВХБ-70 – по непрерывному. В основном синтетические латексы полидисперсны, что способствует повышению предельной концентрации, при которой они еще сохраняют текучесть. Полученные в процессе эмульсионной полимеризации синтетические латексы с целью улучшения их физико-химических и технических свойств, а также повышения стабильности часто подвергают дополнительной обработке (агломерации и концентрированию).

Агломерацию применяют с целью сохранения текучести латекса при высоких концентрациях ВМС (68-72%). В процессе агломерации необходимо избегать коагуляции. Агломерацию осуществляют замораживанием, под давлением и химическими способами. В последнем случае стабилизация частиц достигается введением в латекс до его концентрирования водорастворимых полимеров, таких как поливинилметиловый эфир, полиэтиленполиамин, поливиниловый спирт. Концентрирование осуществляют методом сливкоотделения, центрифугирования и упаривания. Метод сливкоотделения основан на различной плотности полимера и воды. Для ускорения процесса в латекс вводят электролиты, агенты сливкоотделения и дополнительное количество эмульгатора. В качестве сливкоотделяющих агентов используют агар-агар, ПВС, метилцеллюлозу и т.д. (вводят ~ 0,3% в расчете на водную фазу латекса).

Для центрифугирования применяют аппараты типа молочного сепаратора.

Концентрирование упариванием осуществляют под вакуумом, избегая интенсивного перемешивания, которое может привести к коагуляции.

В последнее время латексы получают диспергированием в воде полимеров, например, кремнийорганического, изопренового или бутилкаучука. Такие дисперсии обычно называют искусственными латексами. Существует два метода получения таких латексов: замена растворителя (без обращения фаз) и пластикация (с обращением фаз). Первый способ заключается в растворении ВМС в органическом растворителе, эмульгировании полученного раствора в воде, содержащей поверхностно-активные вещества, и отгонке растворителя из эмульсии. Этот метод наиболее распространен. Второй способ состоит в пластикации полимера на вальцах или резиносмесителе с постепенным добавлением воды, содержащей эмульгаторы, до образования устойчивой водной дисперсии.

Таким образом, латексы в отличие от обычных каучуков содержат значительно больше примесей, что сказывается на их технологических и физико-химических свойствах.