Влияние природы эмульгатора и концентрации полимера на дисперсность и устойчивость искусственных полимерных суспензий на основе поликарбоната и полиметилметакрилата

Цели. Создание агрегативно устойчивых искусственных полимерных суспензий с положительным зарядом частиц на основе поликарбоната и полиметилметакрилата с использованием катионных поверхностно-активных веществ (КПАВ), а также их смесей с кремнийорганическим поверхностно-активным веществом (КОПАВ).

Методы. Размер капель и частиц полимерных суспензий определяли методом фотонной корреляционной спектроскопии (динамического светорассеяния) с помощью лазерного анализатора частиц Zetasizer NanoZS (Malvern, Великобритания).

Результаты. Было установлено, что для получения устойчивых искусственных поликарбонатных и полиметилметакрилатных суспензий могут быть использованы отечественные КПАВ Катамин АБ и Азол-129. Оптимальная концентрация ПАВ составила 6 мас. % в расчете на полимер. Показано влияние концентрации полимера в растворе на устойчивость и размер частиц конечных полимерных суспензий. Определено, что концентрация полимера в растворе не должна превышать 10%. Дальнейшее повышение концентрации приводит к повышению вязкости эмульсий при получении высокодисперсной суспензии в процессе диспергирования. Использованы смеси КПАВ Катамин АБ/Азол-138 и Азол-129/Азол-138 для повышения устойчивости конечных полимерных суспензий за счет образования синергетического эффекта. Оптимальное массовое соотношение ПАВ составило 9:1. Общая концентрация смеси 10 мас. % в расчете на полимер. Получены полимерные суспензии, стабилизированные смесями КПАВ Катамин АБ/КОПАВ U-851 и КПАВ Азол-129/КОПАВ U-851 в соотношении 2:1 каждой смеси в расчете на полимер. Общая концентрация смеси составила 9 мас. % в расчете на полимер.

Выводы. Предложены новые способы получения искусственных поликарбонатных и полиметилметакрилатных суспензий, полученных в присутствии КПАВ отечественного производства, а также их смесей и смесей КПАВ с КОПАВ. Рассмотрены коллоидно-химические свойства полученных полимерных суспензий и показано, что при использовании смеси КПАВ и КОПАВ, взятых в объемном соотношении 2:1, образуются устойчивые в процессе получения и хранения полимерные суспензии.

1. Мэнсон Дж., Сперлинг Л. Полимерные смеси и композиты: пер. с англ., под ред. Ю.К. Годовского. М.: Химия; 1979. 440 с.

2. Tscharnuter W. Photon correlation spectroscopy in particle sizing. In: Meyers R.A. (Ed.) Encyclopedia of Analytical Chemistry. 2000. P. 5469–5485.

3. Грицкова И.А., Копылов В.М., Симакова Г.А., Гусев С.А., Маркузе И.Ю. Полимеризация стирола в присутствии поверхностно-активных кремнийорганических веществ различной природы. Высокомолекулярные соединения. Серия Б. 2010;52(9):1689–1695.

4. Грицкова И.А., Ботова О.И., Шитов Р.О., Гринфельд Е.А. Получение искусственных латексов на основе изопрен-стирольного термоэластопласта. Тонкие химические технологии. 2014;9(5):61–63.

5. Larsson M., Hill A., Duffy J. Suspension stability; why particle size, zeta potential and rheology are important. Annu. Trans. Nord. Rheol. Soc. 2012;12:209–214.

6. Холмберг К., Йёнссон Ю., Кронберг Б., Линдман Б. Поверхностно-активные вещества и полимеры в водных растворах. М.: Лаборатория знаний; 2020. 531 с. ISBN 978-5-00101-767-7

7. Жданов А.А., Грицкова И.А., Чирикова О.В., Щеголихина О.И. Кремнийорганические ПАВ – стабилизаторы частиц полистирольных суспензий. Коллоидный журнал. 1995;57(1):30–33.

8. Семчиков Ю.Д. Высокомолекулярные соединения. Москва, Н. Новгород: Изд-во НГТУ: Издательский центр «Академия»; 2008. 368 с. ISBN 978-5-7695-5389-9,5-76953028-6.

9. Lee V.Ya. Organosilicon Compounds: Theory and Experiment (Synthesis). Academic Press; 2017. 758 p. ISBN 978-0-12-801981-8

10. Саладжес Д.Л. Поверхностно-активные вещества –виды и применение. Буклет FIRP 300 A, 2002. 49 с.

11. Srividhya M., Chandrasekar K., Baskar G., Reddy B.S.R., Physico-chemical properties of siloxane surfactants in water and their surface energy characteristics. Polymer. 2007;48(5):1261–1268. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2007.01.015

12. Curstedt T., Calkovska A., Johansson J. New Generation Synthetic Surfactants. Neonatology. 2013;103(4): 327–330. https://doi.org/10.1159/000349942

13. Шинода К., Накагава Т., Тамамуси Б., Исемура Т. Коллоидные поверхностно-активные вещества. пер. с англ., под ред. А.Б. Таубмана, М.: Мир, 1966. 319 с.

14. Зимон А.Д. Адгезия жидкости и смачивание. М.: Химия; 1974. 416 с.

15. Liu J., Zhang F.F., Song Y.H., Lv K. Zhang N., Li Y.C. The synthesis of nonionic hyperbranched organosilicone surfactant and characterization of its wetting ability. Coatings. 2021;11(1). https://doi.org/10.3390/coatings11010032

16. Aveyard B. Surfactants: In Solution, at Interfaces and in Colloidal Dispersions. Oxford, New-York: Oxford University Press; 2019. 576 p. ISBN 978-0-19-882860-0