ВСТУП

Серед матеріалів, основу яких складають полімери, латекси (колоїдні водні дисперсії полімерів) займають одне з перших місць за кількістю можливих областей застосування.

Гумові вироби (піногума, захисні рукавиці, радіозондні оболонки, нитки, вироби медичного та санітарно-гігієнічного призначення); вироби текстильної промисловості (килими, клеєні неткані матеріали, прогумовані тканини); адгезиви, промочуванні склади для шинного корда, фарби, картон, папір, азбестові вироби, штучна та “облагороджена” шкіра, антикорозійні покриття – це далеко не повний перелік виробів, які виготовляються із латексів або з їх застосуванням.

При застосуванні латексів можуть вирішуватися проблеми покращення якості виробів та матеріалів (промочені латексами папір та шинний корд, аппретировані латексами килими); екологічні проблеми (вилучення токсичних, пожежо-вибухонебезпечних розчинників при виготовленні та застосуванні адгезивів, фарб, покриттів); проблеми охорони праці і техніки безпеки (виробництво захисних рукавиць). Із застосуванням латексів виготовляють вироби, які неможливо чи нераціонально виробляти із інших матеріалів (наприклад радіозондні оболонки). Нарешті, технологічні процеси виготовлення виробів із латексів піддаються комплексній механізації і автоматизації, що особливо важливо при виробництві масового виду продукції.

Промислове виготовлення виробів із латексів почалося у СРСР в середині тридцятих років. У цей час в невеликих об’ємах почали випускати гумові та гумово-азбестові вироби, проводилася апробація застосування латексів у взуттєвій та шкіряній промисловості.

Випуск цих виробів базувався на застосуванні імпортного натурального латексу і хлоропренових латексів, виробництво яких було організовано на дослідному заводі синтетичного каучуку в м. Ленінграді.

Бутадієновий латекс (ДАБ) , промислове виробництво якого було налагоджено в 1938 році, застосовувався для виготовлення азбестових виробів.

Інтенсивний розвиток виробництва у СРСР виробів із латексів та виробів з їх застосуванням розпочався лише к кінцю 50-х початку 60-х років двадцятого сторіччя.

Завдяки роботам, які виконані у ВНІІСК ім. С.В. Лєбєдєва і у його Воронізькому філіалі, у Ярославському НІІСК, Єреванському ВНІІполімер, ОНПО Пластполімер за участю проектних організацій, завод синтетичного каучуку і пластмас, машинобудівних підприємств, була по суті заново створена вітчизняна промисловість синтетичних карбоксилвмісного латексу СКД-1, хлоропренових латексів (наірит Л-4, Л-7, ЛНТ).

В наступні роки було освоєно виробництво бутадієн-2 метил-5 вінілпіридинового латексу (ДМВП-10Х), бутадієн-стирольного латексу (СКС-с) з високим (62…66%) вмістом сухої речовини, бутадієн-стирольних карбоксилвмісних (БСК-65/3; БСК-58/1; БСК-70/2) і бутадієн-нітрильних карбоксилвмісних (СКН-40-1ГП; БН-30К-2) латексів, акрилатних латексів, латексів на основі вінілацетату, вінілхлориду, вініліденхлориду.

Значним досягненням була розробка і освоєння виробництва

латексів на основі не емульсійних каучуків: штучний латекс бутилкаучуку і 1-4 цис поліізопрену.

Розробка і освоєння нових марок латексів відбувалась при одночасному створенні теоретичних основ процесів синтезу латексів і глибокому вивченні їх властивостей.

Освоєння в промисловості виробництва синтетичних латексів дозволило створити сировинну базу для вітчизняного виробництва виробів із латексів і різних виробів та матеріалів з їх використанням.

Проблема плівкоутворення, яка лежить в основі практично всіх технологічних процесів переробки латексів, була предметом всебічних досліджень, проведених в Московському інституті тонкої хімічної технології ім.. М.В.Ломоносова під керівництвом С.С.Воюцького і Д.М.Сандомирського и в Інституті фізичної хімії АН СРСР під керівництвом В.І.Єлісеєвої. Ці роботи дозволили суттєво розширити уявлення про закономірності процесів плівкоутворення латексів, показати взаємозв`язок колоїдно-хімічних властивостей латексів, властивостей їх полімерів і структури латексних часток з особливостями процесу плівкоутворення.

В НДІ гумових і латексних виробів під керівництвом Д.М.Сандомирського, В.В.Чорної, А.А.Короткової, був розроблений провідний комплекс фізико-хімічних і технологічних робіт, які лягли в основу промислового виробництва гумових виробів з латексів.

В спеціалізованих цехах було організовано виробництво формових і не формових виробів із піногуми; освоєно виробництво різних видів маканих виробів, в тому числі створено цех по виробництву висотних радіозондових оболонок; організовано виробництво ниток; освоєно виробництво ущільнюючих паст для консервної промисловості, композицій для антикорозійного покриття. В НДІ шинної промисловості під керівництвом Р.В.Узиної була вирішена проблема підвищення стійкості зв`язку обгортуючих гум і корда за рахунок просочування корда композитами на основі вітчизняних синтетичних латексів.

В НДІ гумової промисловості розроблені композити на основі латексів для просочування корд шнурів і текстильних матеріалів на основі хімічних волокон.

Значний внесок у розробку технологічних процесів та організацію промислового виробництва різних виробів та матеріалів з використанням латексів внесли: Всесоюзний науково-дослідний інститут плівкових матеріалів та штучної шкіри, Всесоюзний науково-дослідний інститут та конструкторсько-технологічний інститут полімерних будівних матеріалів, Московський технологічний інститут легкої промисловості, Ленінградський технологічний інститут та ряд інших організацій і промислових підприємств.

В результаті проведених робіт по використанню латексів у різноманітних галузях промисловості отримало розвиток виробництво килимів апретованих вітчизняними синтетичними латексами. В шкіряно - взуттєвій промисловості з використанням латексів було здійснено виготовлення штучної та “облагородженої” шкіри, взуттєвого картону, широке використання отримали клеї на основі латексів. Організовано виробництво клеєних тканинних матеріалів з використанням зв’язуючого на основі латексів. Освоєно виробництво фарб, ґрунтовок, шпаклівок, композицій для покриттів, що використовують у будівництві. Значно розширився асортимент латексів при виготовленні азбестотехнічних виробів, у виробництві хутрових виробів та в ряду інших галузей виробництва.

Розвиток виробництва виробів з латексів останній час практично призупинений, починаючи з початку дев’яностих років двадцятого століття. У наступні роки суттєво знизились об’єми виробництва цих виробів, а випуск деяких з них був зупинений.

Видана за кордоном в 1953 році та, в перекладі з англійської, видана в СРСР в 1962 році книга Р. Дж. Нобеля „Латекси в техніці”, хоча й достатньо докладно висвітлює області застосування латексу та технологічні процеси виготовлення різноманітних виробів з латексу та виробів з їх застосуванням, значно застаріла. Це перш за все стосується застосування синтетичних латексів, прогрес у виробництві та застосуванні яких значно змінив сировинну базу виробництва виробів з латексів та виробів з їх застосуванням.

З вичерпною повнотою питання технології переробки латексів викладено в монографії Бляклі „Високополімерні латекси” (D.C. Blachley, „High Polymer Latices”, London,1966 ), а також в книзі „Полімерні латекси та їх застосування” під редакцією К.О.Калверта („Polymer Latices and their Applications”, London, 1982). На жаль ці книги не перекладені російською та є в Україні в обмеженій кількості екземплярів і практично недоступні широкому колу читачів.

Книги „Колоїдна хімія синтетичних латексів” А.В.Лєбєдєва, (Л.: Хімія.,1976), „Нариси колоїдної хімії синтетичних латексів” Р.Е.Неймана (Воронеж: ВГУ, 1980), „Полімеризаційні плівкоутворювачі” під редакцією В.І. Єлісеєвої (М. : Хімія, 1971) та „Полімерні дисперсії” В.І. Єлісеєвої в основному присвячені теоретичним питанням поведінки латексів та лише непрямо містять практичні рекомендації по переробці латексів. Значно більш змістовні відомості про технологію переробки латексів містяться в книзі Л.Н.Єркової та О.С.Чечик „Латекси” (Л.: Хімія, 1983). Поряд з докладним розглядом властивостей латексів, способів їх виготовлення, асортименту виготовлених латексів та їх технічних характеристик, автори виклали основні напрямки переробки латексів. Коротко описана технологія отримання піногуми, мазаних виробів, речовини для просочування шинного корда, виробництва клеєних не тканинних матеріалів. Приводяться данні про виробництво картонів для взуття та тари. Азбестотехнічних виробів, клеєних композиції, зв’язуючих для покриття. Проте самі автори вказують, що в книзі приведені в основному принципи переробки латексів та не розглянуті важливі деталі конкретних технологічних процесів.

Певні відомості про технологію переробки латексів можна найти в оглядах ЦНІІТЕНафтохіма, в збірках праць Всесоюзних латексних конференцій, спеціальних галузевих журналах та іншій спеціальній літературі. Але рекомендації, що містяться в цих літературних джерелах різняться, як правило дуже короткі та їх використання природно викликає певні труднощі. Запропонована книга „Технологія переробки латексів” в певному ступені дозволить поповнити дуже обмежену в Україні літературу, що стосується технології вироблення продукції з латексів. В книзі поєднаний вітчизняний та закордонний досвід виробництва продукції з латексів та, не тільки викладений досягнений рівень виробництва, але й на прикладі деяких видів виробів показані можливі шляхи поліпшення процесів переробки латексів.

Розділ 1. Загальна характеристика латексів

Сучасний асортимент латексів налічує сотні найменувань. Тому були запропоновані різні способи їх класифікації.

В світовій практиці найбільшого розповсюдження отримали два види класифікації: 1) за походженням або методами виробництва і 2) за хімічною природою полімеру.

В першому випадку латекси підрозділяють на натуральні, синтетичні і штучні. До цього виду класифікації, як самостійний клас, досить умовно, можна віднести також модифіковані латекси.

Товарні натуральні латекси є концентратами молочного соку каучуконосної рослини (в основному, бразильської гевеї), що містять 60...75% сухої речовини і спеціальні речовини, що оберігають латекс від мимовільної коагуляції, розвитку бактеріальних процесів і забезпечують можливість його тривалого зберігання. Полімер натурального латексу є 1-4 цис поліізопреном.

Синтетичні латекси - це продукти емульсійної полімеризації дієнових вуглеводнів і їх кополімеризаціі з вініловими вуглеводнями. Синтетичні латекси є найчисленнішим за асортиментом класом.

Штучні латекси є водними дисперсіями на основі не емульсійних каучуків. Основний спосіб їх виготовлення полягає в емульгуванні у воді розчину каучуку з подальшою відгонкою розчинника і концентрацією отриманої дисперсії.

Модифікованими є натуральні, синтетичні та штучні латекси, що піддають тій або іншій обробці, в результаті якої істотно змінюються властивості полімеру латексу і його колоїдно-хімічні характеристики. До числа модифікованих можуть бути віднесені галогеновані латекси, латекси, вулканізація полімеру яких здійснювалася на стадії латексу, а також латекси, до полімеру яких здійснювалося щеплення мономера.

Значно велику інформацію про властивості латексу і можливі області його застосування несе класифікація за хімічною природою полімеру латексу. Відповідно до цієї класифікації латекси залежно від хімічного складу полімеру підрозділяють на бутадієн-стирольні, бутадієн-нітрильні, хлоропренові, акрилатні і т.д. Промисловістю випускаються також латекси потрійних і четверних кополімерів, при отриманні яких ведуть одночасно або .почергово полімеризацію трьох або чотирьох мономерів різної природи. Серед латексів потрійних кополімерів головне місце займають латекси, полімер яких містить карбоксилвмісний сомономер, зазвичай метакриловую кислоту (МАК).

Відома також досить умовна класифікація латексів за різницею фізичних властивостей полімеру. В цьому випадку латекси поділяються на дві великі групи: 1) латекси каучукові (дисперсною фазою є еластомер) та 2) латекси пластиків (дисперсна фаза має властивість пластиків).

Нижче розглядаються, в основному, латекси, дисперсною фазою яких є еластомер.

1.1.Властивості латексів

Існують п’ять основних фундаментальних характеристик латексів, які визначають особливості їх колоїдно-хімічних властивостей, виявляють вплив на технологічні властивості латексів в процесах їх переробки та, на кінець, визначають властивості виробів і матеріалів, виготовлених з застосуванням латексів. До таких характеристик латексів відносяться: розмір частинок та їх полідисперсність; склад компонентів водної фази; особливості поверхні розділу полімер-вода; властивості полімерної фази; вміст в латексу полімерної фази.