1.1.5.Вміст в латексі полімерної фази

Концентрація полімеру більшості товарних синтетичних латексів лежить в межах 40…60%.

Для багатьох призначень низька концентрація полімеру в латексі, і як наслідок низька в’язкість латексу, призводить до технологічних ускладнень при переробці: осідання інгредієнтів латексних композицій, нестабільність піни при виробництві піногуми, необхідність збільшення кількості шарів при нанесенні покриття і т. д. Крім того, транспортування та зберігання латексів з низькою концентрацією полімеру економічно невигідне. З іншого боку, збільшення концентрації полімеру в синтетичних латексах більше 50%, як правило, пов’язано з стрибкоподібним зростанням в’язкості (рис. 1.3., крива 1), що призводить до отримання пастоподібного продукту, переробка якого стає неможливою. Для отримання синтетичних латексів з вмістом полімеру 58…66% (рис. 1.3., крива 2) застосовують спеціальні технологічні прийоми, що забезпечують отримання латексу з крупними розмірами часток та високою полідисперсністю (агломерація часток заморожуванням, агломерація під механічним впливом, дрібне введення мономерів)[3, с.99…104].

В синтетичних латексах вміст полімеру, як правило, не перевищує 58…60%. Не дивлячись на відносно великі розміри часток синтетичних латексів, концентрування їх до більш високої концентрації полімеру викликає значні складності через високий вміст емульгатора та пов’язані з цим високою в’язкістю та підвищеним піноутворенням.

Вміст полімеру в товарних натуральних латексах залежить від методу концентрування, але зазвичай лежить в межах 58…66%.

Рис.1.3. Залежність в’язкості від вмісту сухої речовини латексів з різним середнім розміром частинок:1-100нм; 2-350нм

На базі даних про фундаментальні характеристики латексів (розділи 1.1.1. … 1.1.5.) нижче приводяться дані про можливі шляхи направленого регулювання найважливіших в практичному відношенні колоїдних властивостей латексу, деякі технологічні властивості латексу при їх переробці.

1.1.6. Стійкість латексів та способи її регулювання

Агрегатну стійкість латексів можна визначити як здатність зберігати без змін у часі та при різних впливах величину поверхні розділу полімер-водної фази і, відповідний, дисперсійний склад латексу. Зростання розміру часток латексу свідчить про протікання процесів його дестабілізації. Через присутність розвинутої поверхні розділу, латекси термодинамічно не стійкі. Однак практично товарні латекси доволі стабільні, що обумовлено присутністю енергетичного бар’єру, що запобігає зближенню латексних часток або, що знижує ефективність, їх виникнення контактів між частками та їх злиттям.

За думкою більшості дослідників [11;4, с. 40], складовими частинами енергетичного бар’єру, що виникає під час зближення латексних часток, є присутність електричного заряду, гідратація адсорбційного прошарку на поверхні часток та його пружно-міцні властивості.

Тому стійкість латексів як колоїдних систем мусить підтримуватися в певних межах, оскільки занадто висока стійкість, як і низька стабільність, роблять переробку досить важкою.

Треба при цьому мати на увазі, що вимоги до стійкості одного і того ж латексу до різних видів впливу можуть бути прямо протилежні. Так, висока механічна стабільність бажана для більшості латексів, тому що в цьому випадку їх перекачка, перемішування, механічне спінювання, розпилювання не будуть викликати ускладнень, пов’язаних з коагуляцією. Разом з тим, якщо цей латекс використовується для отримання виробів методом желатинування або коагулянтного мочання, він має характеризуватися низькою стабільністю по відношенню до желатинуючого та коагулюючого агента. Латекс для будівельних фарб мусить бути стійким до заморожува­ння-відтаювання і одночасно має характеризуватися низькою стійкістю до обезводнення при сушінні плівок. Основні види дестабілізу­ючих впливів, механізм і кінетичні закономірності дестабіліза­ції латексів при зберіганні, нагріванні, випаровуванні води з поверхні, вве­денні електролітів, наповнювачів, зміні pH, перемішуванні, заморожу­ванні детально розглянуто в роботах [4, с. 45... 64; 11, с. 107...210].

Також тут доцільно розглянути лише деякі практичні доповнення, пов’язані с зберіганням і переробкою латексів.

Знижену стійкість при зберіганні мають латекси, що містять "надвеликі" частинки мікронних розмірів. "Надвеликі" частинки зазвичай містяться в штучних латексах. В таких латексах спостерігається помітне сливковідділення, якщо густина полімеру латексу менше густини водної фази, або осадження частинок, якщо густина полімеру вище густини водної фази. В кінцевому рахунку, це може призвести до коагуляції ла­тексу, оскільки такі "надвеликі" частинки можуть грати роль центрів коагуляції. Тому термін зберігання латексів, що містять великі частинки, мають бути обмежені. Це ж стосується і латексів хлорвмісних по­лімерів, які в результаті гідролізу виділяють соляну кислоту - ти­повий коагулянт. Латекси, стабілізовані солями карбонових і смоляних кислот, для запобігання гідролізу емульгатора повинні містити надлишок лугу, звісно в межах , що не виключають можливість дестабілізації латексу при переробці.

Стійкість латексів з низькою адсорбційною насиченістю емульгатором частинок до більшості видів дестабілізуючих впливів (механічний вплив, заморожування, введення наповнювачів) може бути підви­щена введенням додаткових кількостей емульгатора. При цьому бажано застосування емульгаторів тієї ж хімічної природи, що і були використані при отриманні латексу. Додаткове введення емульгаторів в адсорбційно-насичені латекси не сприяє підвищенню їх стійкості, а в деяких випадках навіть знижує її. Стійкість латексів до механічних впливів і введення наповнювачів може бути значно підвищена додаванням неіоногенних ПАР, а також деяких природних (крох­маль, козеінат амонію, похідні целюлози) і синтетичних (полівініловий спирт, сополімери акрилового і метакрилового ряду) водорозчинних полімерів.

Разом з тим, висока стійкість латексів, як згадувалось вище, може суттєво ускладнити його переробку. Існує ряд прийомів штучного зниження стабільності латексу. Так стійкість латексів, що містять аміак, може бути знижена за рахунок аерації латексу або зв’язування аміаку формальдегідом. Для часткової астабілізації латексу можна застосувати так званий процес "визрівання", що полягає в змішуванні латексу з оксидом цинку і вулканізуючою групою і витримкою суміші при перемішуванні впродовж певного часу. Поряд з повільною астабілізацією латексу, як колоїдної системи, в цьому випадку відбувається вулканізація полімеру. Астабілізація колоїдної системи і вулканізація полімеру можуть бути прискоренні підвищенням температури.

Процес астабілізації на практиці контролюється за зміною в’язкості, механічної стійкості, зниженню рН, збільшенню вмісту коагулянту. Ці характеристики зазвичай включають в нормативно-технічну документацію. Хоча процеси астабілізації супроводжуються зміною дисперсності латексних частинок, оцінка зміни розміру частинок через відносну складність і тривалість експерименту застосовується, головним чином, в дослідних роботах.