Способ получения устойчивых искусственных полимерных дисперсий силоксановых каучуков

Изобретение относится к дисперсиям высокомолекулярных соединений. Предложен способ получения устойчивых искусственных полимерных дисперсий силоксанового каучука, заключающийся в приготовлении раствора силоксанового каучука в хлороформе, добавлении к полученному раствору водного раствор катионного ПАВ (Катамина АБ), далее в перемешивании на магнитной мешалке со скоростью 300 об/мин с получением эмульсии, подвергающейся диспергированию в роторно-статорном гомогенизаторе в течение 10 мин при скорости вращения ротора 20000 об/мин с последующим удалением хлороформа на роторном испарителе и упариванием воды с получением концентрированной полимерной дисперсии. Технический результат – предложенный способ обеспечивает повышение устойчивости конечных дисперсий силоксановых каучуков. 3 ил., 3 пр.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области высокомолекулярных соединений, а именно к способу получения искусственных полимерных дисперсий из силоксановых каучуков.

Уровень техники

Кремнийорганические (силоксановые) каучуки представляют собой полимеры, главная цепь которых включает в себя чередующиеся атомы кремния и кислорода. Существует два основных способа их получения: полимеризация в массе [авторское свидетельство SU 231118 А1, опубл. 15.11.1968] и гидролитическая поликонденсация [авторское свидетельство SU 297290 А1, опубл. 16.11.1973]. Главным сырьем для получения данных веществ является диметилдихлорсилан.

Из уровня техники [патент ЕР 0542498 А2, опубл. 19.05.1993] известен способ получения водной дисперсии из силоксановых каучуков, которая представляет собой смесь: (i) водной эмульсии поперечно-сшитого силиконового полимера, который является продуктом поперечного сшивания силиконового масла, имеющего конечные силанольные группы, с помощью алкоксисилана в присутствии катализатора на основе олова, в котором менее 10% частиц имеют размер, превышающий 1 мкм (1000 нм), с (2i) 0,7-2 частями по весу (на 100 весовых частей поперечно-сшитого силиконового полимера) специального поверхностно-активного агента, состоящего из алкилсульфата щелочного металла или аммония, с компонентом (3i), применяемым с целью получения эластомерного продукта, обладающего такими механическими свойствами, которые позволяют использовать его в промышленности стройматериалов, а именно: 2,5-45 весовыми частями (на 100 весовых частей силиконового полимера) коллоидной двуокиси кремния, применяемой в форме водной дисперсии с размером частиц менее 0,06 мкм (60 нм).

Недостатком такого способа является невысокая устойчивость данной дисперсии ввиду образования геля в результате преждевременного развития реакций конденсации. Эти реакции могут возникнуть между силиконовым полимером и коллоидной двуокисью кремния, которая активна вследствие присутствия поверхностных гидроксильных групп.

Раскрытие сущности изобретения

Техническая задача настоящего изобретения состояла в разработке нового способа получения устойчивых искусственных полимерных дисперсий из силоксановых каучуков.

Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении устойчивости конечных дисперсий силоксановых каучуков.

Указанный технический результат достигается тем, что способ получения устойчивых искусственных полимерных дисперсий силоксанового каучука включает следующие стадии: готовят раствор силоксанового каучука в хлороформе; добавляют к полученному раствору водный раствор катионного ПАВ; затем осуществляют перемешивание на магнитной мешалке со скоростью 300 об/мин с получением эмульсии, далее проводят диспергирование в роторно-статорном гомогенизаторе в течение 10 мин при скорости вращения ротора 20000 об/мин, затем удаляют хлороформ на роторном испарителе и упаривают воду с получением концентрированной полимерной дисперсии, при этом в качестве катионного ПАВ используют Катамин АБ.

Осуществление изобретения

Катамин АБ (алкилдиметилбензиламмоний хлорид) относится к группе катионных поверхностно-активных веществ (ПАВ). Например, может использоваться Катамин АБ производства «НПФ Бурсинтез-М», ТУ 9392-003-48482528-99, содержание активного вещества 70%.

Для стабилизации полимерных дисперсий катионное ПАВ (Катамин АБ) предпочтительно (но не обязательно) используют в количестве 3,0-9,0% мас. в расчете на полимер.

В примерах настоящего изобретения использовали силоксановые каучуки различных марок СКТН. Материалы, изготавливаемые на основе силоксановых каучуков СКТН, обладают значительной эластичностью, упругостью и прочностью, высокой гидрофобностью, химической инертностью, диэлектрическими свойствами, вибростойкостью, стойкостью к действию грибков и микроорганизмов, сопротивлением действию озона, окислителей и ультрафиолетовых лучей.

Концентрация катионного ПАВ предпочтительно (но не обязательно)

Примеры 1-3 демонстрируют возможность осуществления настоящего изобретения и достижение технического результата, а именно получение устойчивых искусственных полимерных дисперсий из силоксановых каучуков. Примеры носят иллюстрирующий характер и никоим образом не ограничивают объем заявленных притязаний.

Пример 1

В предварительно приготовленный раствор, содержащий 5,0 г силоксанового каучука марки СКТН-А и 50 г хлороформа (концентрация полимера 10,0% мас.), добавляют 50 мл воды, с растворенными в ней 0,45 г Катамина АБ (концентрация ПАВ 9,0% мас. на полимер, рН водного раствора около 3) и осуществляют перемешивание на магнитной мешалке со скоростью 300 об/мин. После получения грубодисперсной эмульсии раствора полимера в водном растворе ПАВ ее диспергируют в роторно-статорном гомогенизаторе в течение 10 минут при окружной скорости вращения ротора 20000 об/мин. Из полученной устойчивой высокодисперсной эмульсии удаляют растворитель на роторном испарителе известным методом. Образование коагулюма не наблюдается.

Частицы, приготовленной таким образом водной дисперсии, по данным электронной сканирующей микроскопии («S-570» фирмы Hitachi) и фотонной корреляционной спектроскопии (Zetasizer Nano ZS фирмы «Malvern»), имеют сферическую форму, узкое распределение по размерам и диаметр порядка 255 нм. Дисперсия легко концентрируется упариванием до содержания сухого вещества 30-50% с сохранением устойчивости. Гистограмма распределения частиц по размерам дисперсии силоксанового каучука, полученной по примеру 1, представлена на фиг. 1.

Пример 2

В предварительно приготовленный раствор, содержащий 5,0 г силоксанового каучука марки СКТН-Б и 50 г хлороформа (концентрация полимера 10,0% мас.), добавляют 50 мл воды, с растворенными в ней 0,45 г Катамина АБ (концентрация ПАВ 9,0% мас. на полимер, рН водного раствора около 3) и осуществляют перемешивание на магнитной мешалке со скоростью 300 об/мин. После получения грубодисперсной эмульсии раствора полимера в водном растворе ПАВ, ее диспергируют в роторно-статорном гомогенизаторе в течение 10 минут при окружной скорости вращения ротора 20000 об/мин. Из полученной устойчивой высокодисперсной эмульсии удаляют растворитель на роторном испарителе известным методом. Образование коагулюма не наблюдается.

Частицы, приготовленной таким образом водной дисперсии, по данным электронной сканирующей микроскопии («S-570» фирмы Hitachi) и фотонной корреляционной спектроскопии (Zetasizer Nano ZS фирмы «Malvern»), имеют сферическую форму, узкое распределение по размерам и диаметр порядка 814 нм. Дисперсия легко концентрируется упариванием до содержания сухого вещества 30-50% с сохранением устойчивости. Гистограмма распределения частиц по размерам дисперсии силоксанового каучука, полученной по примеру 2, представлена на фиг. 2.

Пример 3

В предварительно приготовленный раствор, содержащий 5,0 г силоксанового каучука марки СКТН-В и 50 г хлороформа (концентрация полимера 10,0% мас.), добавляют 50 мл воды, с растворенными в ней 0,45 г Катамина АБ (концентрация ПАВ 9,0% мас. на полимер, рН водного раствора около 3) и осуществляют перемешивание на магнитной мешалке со скоростью 300 об/мин. После получения грубодисперсной эмульсии раствора полимера в водном растворе ПАВ, ее диспергируют в роторно-статорном гомогенизаторе в течение 10 минут при окружной скорости вращения ротора 20000 об/мин. Из полученной устойчивой высокодисперсной эмульсии удаляют растворитель на роторном испарителе известным методом. Образование коагулюма не наблюдается.

Частицы, приготовленной таким образом водной дисперсии, по данным электронной сканирующей микроскопии («S-570» фирмы Hitachi) и фотонной корреляционной спектроскопии (Zetasizer Nano ZS фирмы «Malvern»), имеют сферическую форму, узкое распределение по размерам и диаметр порядка 1285 нм. Дисперсия легко концентрируется упариванием до содержания сухого вещества 30-50% с сохранением устойчивости. Гистограмма распределения частиц по размерам дисперсии силоксанового каучука, полученной по примеру 3, представлена на фиг. 3.

Таким образом, приведенные выше примеры демонстрируют, что осуществление предложенного в настоящем изобретении способа позволяет получить устойчивые дисперсии силоксановых каучуков, о чем свидетельствует отсутствие коагулюма в конечной суспензии и узкое распределение частиц по размерам.

Способ получения устойчивых искусственных полимерных дисперсий силоксанового каучука, характеризующийся тем, что готовят раствор силоксанового каучука в хлороформе, добавляют к полученному раствору водный раствор катионного ПАВ, затем осуществляют перемешивание на магнитной мешалке со скоростью 300 об/мин с получением эмульсии, далее проводят диспергирование в роторно-статорном гомогенизаторе в течение 10 мин при скорости вращения ротора 20000 об/мин, затем удаляют хлороформ на роторном испарителе и упаривают воду с получением концентрированной полимерной дисперсии, при этом в качестве катионного ПАВ используют Катамин АБ.