Химия и химические технологии / 1.Пластмассы, полимерные и синтетические материалы, каучуки, резинотехнические изделия, шины и их производство.

Аспирант Шульгина Ю.Е., к.т.н. Никулина Н.С., д.т.н. Никулин С.С.

Воронежский государственный университет инженерных технологий, Россия

Воронежский институт ГПС МЧС России, Россия

Применение в технологии выделения каучуков из латексов магнитного поля при использовании в качестве коагулирующего агента N,N-диметил-N,N-диаллиламмоний хлорида

Современная химическая и нефтехимическая промышленность является потребителем значительного количества невозобновляемого природного сырья и оказывает отрицательное влияние на окружающую среду, загрязняя воздушный и водный бассейны [1]. Это относится и к промышленности синтетического каучука. Одним из загрязняющих процессов при производстве эмульсионных каучуков является стадия его выделения из латекса.

В настоящее время в литературе рассмотрено значительнее количества органических и неорганических коагулянтов как синтетического, так и природного происхождения, позволяющих существенно снизить, а в ряде случаев и полностью исключить применение минеральных солей в технологии выделения каучука из латекса. К таким коагулянтам относится N,N-диметил-N,N-диаллиламмоний хлорид.

Поэтому снижение расхода дорогостоящего и дефицитного коагулирующего агента является важной и актуальной задачей, позволяющей решить как экономические, так и экологические проблемы.

Для решения таких задач, как в России, так и за рубежом начинают активно использоваться воздействие различных физических полей, включающих обработку латексных систем ультразвуком. Так, в работе [2] образцы латекса бутадиен-стирольного каучука СКС-30 АРК подвергали ультразвуковому воздействию. Было установлено, что ультразвуковое воздействие в течение 60 минут способствует снижению поверхностного натяжения латекса с 67 до 60 мН/м, при этом гидродинамический радиус латексных частиц увеличивался более чем в 1,5 раза.

Эти исследования представляют интерес, т. к. литературных данных по применению магнитного поля в технологии выделения каучуков из латексов обнаружено не было.

Латекс помещали в стеклянную кювету размером 15×30×50мм подвергали обработке магнитным полем различной интенсивности в течение 1, 5, 15, 25 минут [3]. Интервал значений интенсивности магнитного поля и времени обработки был определен в результате предварительных опытных исследований. Затем кювету с латексом извлекали из установки и проводили его коагуляцию путем введения заданных количеств водного раствора N,N-диметил-N,N-диаллиламмонийхлорида (ДМДААХ) с концентрацией 5,8 %. Коагуляцию проводили по общепринятой методике, описанной в работе [4]. Процесс коагуляции проводили при температуре 20±2 ^оС. После введения в латекс расчетного количества ДМДААХ его перемешивали в течение 2 минут и вводили раствор серной кислоты (концентрация ~ 2,0 %) до рН среды 2,5-3,0. Перемешивание продолжали еще в течение 2-3 минут, после чего извлекали образовавшуюся крошку каучука из водной фазы (серум), измельчали ее, промывали дистиллированной водой и сушили в термостате при температуре 80-85 ^оС до постоянной массы.

Основным элементом установки является электромагнитный индуктор, выполненный в переносном варианте. Намагничивающие катушки, изготовленные из провода марки ПСД, соединены между собой последовательно. Электромагнит подключен к блоку питания, от которого на обмотку катушек подается ток силой до 12 А.

Анализ полученных экспериментальных данных показал, во-первых, что обработка латекса магнитным полем перед введением коагулянтов - ДМДААХ и серной кислоты приводит к снижению расхода коагулянта с 25-30 до 15-20 кг/т каучука. По-видимому, это связано с тем, что в процессе магнитной обработки происходит частичная десорбция стабилизатора с поверхности латексных частиц в водную фазу латексной системы.

Во-вторых, продолжительность обработки латекса магнитным полем в течение пяти минут и более приводит к полному выделению каучука из латекса при расходе коагулирующего агента 15 кг/т каучука и величине напряженности магнитного поля 8 · 10⁴ А/м и 10 кг/т каучука при напряженности магнитного поля 22 · 10⁴ А/м. При отсутствии воздействия магнитного поля на латекс коагуляция достигалась при расходе ДМДААХ - 25 кг/т каучука

Литература:

1. Аверко-Антонович И.Ю. Синтетические латексы. М.: Альфа-М, 2005. 125 с.

2. Останкова И.В., Вережников В.Н.Корчагин, А.В.Протасов // Материалы научно-практической конференции «Проблемы и инновационные решения в химической технологии» «ПИРХТ». Воронеж, ООО «Издат-черноземье», 2013. С. 278-280.

3. Пат. 2328788 РФ, МПК Н01F 13/00. (2008). Устройство для намагничивания.

4. Пояркова Т.Н., Никулин С.С., Пугачева И.Н., Кудрина Г.В., Филимонова О.Н. Практикум по коллоидной химии латексов. М.: Издательский дом Академии Естествознания. 2011. 124 с.