Эмульсионная полимеризация сложный химический процесс, механизм, закономерности которого определяются совокупностью многих факторов. Известно, что латексные частицы, образующиеся при эмульсионной полимеризации, полидисперсны, поэтому можно предположить, что они содержат в своем составе макромолекулы, различающиеся значениями своих молекулярных масс. Следовательно, в одних латексных частицах могут содержаться преимущественно макромолекулы с невысокими значениями средних молекулярных масс, в то время как в других – с более высокими. В связи с этим, вполне вероятно, что разные латексные глобулы будут обладать различной устойчивостью к действию коагулянтов, т.е. их агрегативная устойчивость может быть различной. Следовательно, для их коагуляции может требоваться различное количество солевых коагулянтов, необходимых для полного выделения каучука из латекса. Молекулярная масса полимера и его молекулярно-массовое распределение являются одними из важнейших показателей, характеризующих полимерные материалы. В настоящих исследованиях оценивали среднюю молекулярную массу полимера, полученного при коагуляции бутадиен-стирольного латекса в присутствии солей металлов разной валентности, при их различных расходах, что имеет важное научно-практическое значение, тем более, что в литературе аналогичные исследования не описаны. Процесс коагуляции проводили по общепринятой методике, с использованием в качестве коагулянта водных растворов хлоридов натрия (20,0 % мас.), магния (10,0 % мас.) и алюминия (10,0 % мас.), а подкисляющего агента – водного раствора серной кислоты (~ 2,0 % мас.). Среднюю молекулярную массу полимера определяли вискозиметрическим методом, а также методом гель-проникающей хроматографии на приборе ВЭЖХ системы Knauer серии Smartline (детектор – рефрактометр).
Проведенными исследованиями установлено, что при малых расходах коагулянтов (коагуляция не полная), в первую очередь происходит выделение каучука из латексных частиц, содержащих макромолекулы с невысокой средней молекулярной массой. Следовательно, они обладают меньшей агрегативной устойчивостью. Дальнейшее повышение расхода коагулянтов приводит к выделению латексных частиц, содержащих макромолекулы с более высокой молекулярной массой. При расходе солевого коагулянта, обеспечивающего полное выделение каучука из латекса, достигается возможность коагуляции всех латексных частиц, с различными значениями молекулярных масс. Таким образом, на основе полученных экспериментальных данных можно заключить, что агрегативная устойчивость латексных частиц зависит от набора в них макромолекул, обладающих различными значениями молекулярных масс. Изучаемый латекс СКС-30 АРК, согласно данным метода динамического светорассеяния, является полидисперсным. Обнаруженная различная агрегативная устойчивость, проявившаяся в процессах коагуляции, может объясняться полидисперсностью латексных частиц. Как известно, при увеличении количества вводимого в латекс электролита величина энергетического барьера отталкивания снижается. Латексные частицы, содержащие макромолекулы с более низкой молекулярной массой, должны обладать меньшим собственным зарядом, вследствие чего усиливается вероятность их слипания при столкновении. При введении коагулянта в количестве, близком к необходимому для полной коагуляции, средняя молекулярная масса выделенного каучука приобретает максимальное значение. Анализ экспериментальных данных показал, что при малых расходах коагулянта (6 кг/т каучука) каучуки обладают невысокими прочностными показателями. Эти параметры возрастают с увеличением дозировки коагулянта и достигают своего максимального значения при полном выделения каучука из латекса (20 кг/т каучука) приближаясь по своим показателям к требуемым. Экспериментальные данные по физико-механическим испытаниям согласуются с результатами, полученными при изучении влияния расхода коагулянта на полноту выделения каучука из латекса.
Таким образом, можно сделать вывод, что при неполной коагуляции полидисперсного латекса СКС-30 АРК в первую очередь агрегации подвергаются латексные частицы, содержащие в своем составе макромолекулы с невысокой средней молекулярной массой. Повышение расхода электролита, приводит к агломерации латексных частиц, содержащих макромолекулы с более высокими значениями средних молекулярных масс, что в дальнейшем способствует повышению физико-механических свойств каучуков, резиновых смесей и вулканизатов.