• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Піноутворення латексів та властивості латексних пін

Необхідність розгляду піноутворення латексів та властивостей латексних пін обумовлена двома причинами.

Перша з них полягає в тому, що піноутворення та послідуюче желатинування та вулканізація латексних пін лежить в основі виробництва піногуми.

Друга причина пов’язана з тим, що латекс та латексні композиції при перемішуванні, перекачці, переливанні схильні до утворення піни, яка спричиняє негативний вплив на проведення більшості технологічних процесів переробки латексів та веде до браку виробів.

Якщо в першому випадку від латексних композицій вимагається висока піноутворююча здатність та стабільність пін, то в другому випадку виникає необхідність зменшення піноутворюючої здатності латексу та його композицій і зниження стабільності пін, що утворюються.

Фізико-хімічні основи піноутворення латексів та стабільності латексних пін і процесів їх руйнування, що базуються на загальних закономірностях утворення пін у водних середовищах, їх руйнації та стабілізації [89,90].

Піни, отримані з водних середовищ, це дисперсні системи, що містять в якості дисперсної фази газ, а в якості неперервного дисперсного середовища—рідину. До пін відносяться достатньо концентровані дисперсії з вмістом газу не менше 50%. Бульбашки газу розділені плівками, які утворюють плівковий каркас. Маючи величезну поверхню розділу фаз, піни, як і всі дисперсні системи, в термодинамічному сенсі нестійкі, що пов’язано згущенням вільної енергії в міжфазних шарах.

Самочинні процеси, спрямовані на зменшення поверхні розділу фаз, призводять в кінцевому рахунку до руйнування піни. Отримання відносно стійких пін можливе лише при застосуванні ПАР. Останні здатні самочинно згущуватись, знижуючи вільну енергію системи та підвищуючи її термодинамічну стійкість.

Принципова відмінність латексних пін від водних розчинів ПАР заключається в тому, що ця система складається з двох дисперсних фаз (повітря та полімер латексу) і одного безперервного дисперсного середовища— сірум латексу.

Властивості двох типів міжфазних поверхонь в латексній піні(полімер-сірум, повітря - сірум) взаємозалежні.

Фактори, які ведуть до стабілізації системи полімер-сірум можуть також вести до астабілізації системи повітря-сірум, якщо при цьому не створені умови, що протидіють її руйнуванню. Можливий і зворотній випадок, коли астабілізації системи полімер-сірум може сприяти стабілізації поверхні розділу повітря-сірум. Такий випадок виникає при желатинуванні латексу на стінках бульбашок повітря в піні. Останнє призводить до зростання ролі структурно-механічного фактору [89, с. 56…60], стійкості піни та запобігає її руйнуванню.

Цілеспрямоване отримання латексних пін при виробництві піногуми, в основному, здійснюється диспергаційним способом. При диспергаційному способі піна утворюється в результаті інтенсивного механічного диспергування повітря в латексній композиції, що здійснюється в змішувальному обладнанні для спінювання.

В технологічних процесах, в яких потребується знизити ціноутворення латексів та зменшити стабільність пін, піни також утворюється при механічному впливі на латекс (перемішування, перекачка, перелив).

Тому закономірності ціноутворення латексів та властивостей латексних пін будуть розглянуті, в основному, стосовно до пін, отриманих диспергаційним способом.

Застосування конденсаційного способу утворення піни, в основі якого лежать хімічні або мікробіологічні процеси, що супроводжуються виділенням газоподібних продуктів, мають у виробництві піногуми обмежене застосування.

Для оцінки властивостей латексних пін, в основному, застосовуються ті ж методи, які застосовуються для оцінки властивостей пін з водних розчинів ПАР [89, с. 89…111]. Однак, в ряді випадків вони модифіковані з урахуванням специфічних властивостей латексних пін та особливостей їх поведінки в ході технологічного процесу виготовлення піногуми. Для оцінки ціноутворюючої здатності латексних композицій використовують показник—кратність піни. Кратність піни визначають по відношенню об’єму піни до об’єму латексної композиції, з якої отримана піна:

β=υ_п/ υ_л

де β-- кратність піни, υ_п -- об’єм піни, υ_л -- об’єм латексної композиції.

Для пін з малою кратністю (6…10), до яких відносяться латексні піни, більш зручний ваговий метод:

β=Р_л/Р_п

де Р_л -- маса визначеного об’єму латексної композиції, Р_п -- маса піни того ж об’єму.

Кратність латексних пін в межах 3…9 може бути визначена із співвідношення питомих електропровідностей латексної композиції та латексної піни [91]:

χ_л/χ_п = -0,53+1,53β,

де χ_л,χ_п -- питома електропровідність латексної композиції та латексної піни, відповідно (Ом^.м) ^-1.

Для оцінки стабільності латексних пін найбільше прийнятним є метод, заснований на визначенні часу стікання (з визначеного об’єму піни) визначеного кількістю рідини, а також, заснований на вимірюванні електроопору піни [92].

К_у =R_τ / R_о

де К_у—показник стійкості латексної піни, R_τ –електричний опір піни в момент часу τ, R_о-- електричний опір піни після її отримання.

В ідеальному випадку відношення R_τ / R_о буде дорівнювати одиниці. При руйнуванні піни R_τ / R_о понижується.

Структуру латексних пін характеризують середнім діаметром бульбашок, розподіленим по їх розмірам, кількість бульбашок в одиниці об’єму піни. Зміна у часі цих показників є критерієм стійкості пін.

При дослідженні піноутворюючої здатності різних типів латексів та впливу на цей процес природи і вмісту ПАР встановлено, що максимальне значення кратності піни зростає, а тривалість спінювання до заданої величини кратності зменшується при збільшенні вмісту ПАР в латексах до граничного зниження поверхні натягу. В синтетичних латексах це відповідає повній (100%) насиченості поверхні глобул латексу емульгатором. Подальше збільшення вмісту ПАР на змінює чи навіть знижує здатність латексів (рис. 3.51 та 3.52), що пов’язано зі збільшенням в’язкості латексних композицій.

Рис 3.51. Вплив ПАР на тривалість спінювання (---) бутадієн-стирольного латексу СКС-С та кратність піни, (—): 1—олеат калію, 2—калієве мило СЖК С₁₀-С₁₆

Рис 3.51. Вплив ПАВ на тривалість спінювання (---) натурального центрифугованого латексу та кратність піни, (—): 1—олеат калію, 2—калієве мило СЖК С₁₀-С₁₆

Піни, отримані механічним спінюванням висококонцентрованих латексів (концентрація сухої речовини 60…66%), представляють собою дисперсії бульбашок повітря сферичної форми з відносно товстими плівками з високою полідисперсністю. Навіть при довготривалому зберіганні в цих пінах відсутнє руйнування в результаті стікання рідини з пінних плівок і, відповідно, проявляється висока стійкість до розриву плівок. Зміна структури латексних пін виражається в зменшенні кількості бульбашок об’єму піни, зростанні середнього розміру бульбашок, збільшенні їх полі дисперсності (мал.. 3.53 та 3.54).

Така зміна структури латексних пін характерна для руйнування їх по дифузійному механізму[89, с. 76…83;93].

Згідно з рівнянням Лапласа тиск в бульбашках повітря обернено пропорційний радіусу бульбашки. Так як піни полідисперсні, тиск в бульбашках піни буде різним. Різність тисків в бульбашках обумовлює дифузію газу з області високих тисків (малі бульбашки) в область низьких тисків (великі бульбашки). Швидкість дифузії пропорційна різниці тисків Δр всередині бульбашок:

при r₁ < r₂,

де s- поверхневий натяг; r₁ і r₂- радіуси бульбашок.

Рис. 3.53. Фотографії латексної піни. Рис. 3.54. Зміна дисперсності піни

Час зберігання піни: 1 - 2 хв; при зберіганні. Час зберігання

2-4 хв; 3 – 6 хв піни: 1-2 хв; 2-4 хв; 3-6 хв

Дифузія газу призводить до того, що маленькі бульбашки зменшуються і врешті решт зникають, а великі бульбашки ростуть. В результаті, дифузія збільшує полідисперсність. Де Фріз [93], розглядаючи дифузійний потік газу через плівку, вивів рівняння, що дозволяє визначити радіус бульбашки, що зменшується в часі:

,

де r₀ - початковий радіус бульбашки у момент часу t₀; r - радіус бульбашки у момент часу t; Р_о - атмосферний тиск; S - розчинність газу в рідині; s- поверхневе натягнення; Д - константа дифузії; q - товщина плівки; R - газова стала.

Враховуючи, що визначення розміру бульбашок має меншу експериментальну точність, чим визначення числа бульбашок, Де Фриз вивів інше рівняння, що описує дифузійне руйнування пін:

,

де n₀ - число бульбашок на одиницю площі поперечного перетину піни в початковий момент часу; n_t - число бульбашок на цій же площі до моменту часуt;

,

де а - математичний параметр функції розподілу бульбашок за розміром.

Рівняння показує, що при дифузійному руйнуванні піни зворотна величина кореня квадратного з числа бульбашок на одиницю площі поперечного перетину піни лінійно змінюється в часі.

Вказана залежність спостерігається у латексних пен| з кратністю в межах від 3 до 9, виготовлених з висококонцентрованих (концентрація сухих речовин 60...66%) натуральних, синтетичних і штучних латексів, при застосуванні в латексних композиціях ПАР різної природи.

Загальна закономірність полягає в тому, що чим менше початкова полідисперсність піни, яка у свою чергу залежить від коллоїднохімічних властивостей латексу, природи і вмісту ПАР, умов спінювання, тим повільніше йде її руйнування [94, 95].

Із збільшенням кратності пін, а отже, із зменшенням товщини пінних плівок збільшується швидкість зменшення числа бульбашок в одиниці об'єму (рис. 3.55) і спостерігається їх значне укрупнення, що відповідає уявленням про дифузійний характер руйнування латексних пін.

При зменшенні кратності латексних пін дифузійне руйнування пін сповільнюється і одночасно інтенсифікувалося стікання рідини з пінних плівок (рис. 3.56).

Рис. 3.55. Вплив кратності піни (Р) на зміну числа бульбашок (п) при зберіганні пін|. р: 1 - 3; 2 - 5; 3 - би; 4 - 8

Рис. 3.56. Вплив кратності піни (Р) на стійкість до стікання (RJRq). R-, визначається після 10 мін зберігання піни

Руйнування латексних пен в результаті стікання інтенсифікувалося також при розбавленні латексів і зниженні, внаслідок цього, їх в'язкості (рис. 3.57).

Рис. 3.57. Вплив змісту полімеру в латексі на стійкість піни до стікання (RJRq). Концентрація полімеру в латексі: 1 - 62%; 2-56%; 3-50%

При концентрації полімеру в латексі нижче 50% стікання стає визначальним чинником руйнування латексних пен. Стабільність латексних пен і, відповідно, їх дисперсність і однорідність за розміром бульбашок залежать від природи ПВАі їх концентрації в латексах.

Як приклад наводяться дані про властивості пен з висококонцентрованого бутади-ен-стиролового латексу (типа СКС-С) з олеатом калія і калієвим милом синтетичної жирної кислоти фракції C10-C16(рис.3.58). Піна з олеатом калія має дрібніші бульбашки і характеризується меншою полидисперсностью, чим піна з калієвим милом СЖК.

Збільшення концентрації ПАР приводить до зменшення середнього розміру бульбашок піни і зниження полідисперсності.

Рис. 3.58.Вплив ПВА на дисперсність пін з бутадіен-стирольного латексу (типа СКС-С): а - олеат калія; 6 - калієве мило СЖК фракції C10-C16. Ступінь насиченості оболонок глобул емульгатором: 1 - 100%; 2 - 110%; 3 - 120%

Лінійний характер залежності зворотного значення кореня квадратного з числа бульбашок від часу зберігання пін свідчить про дифузійний механізм їх руйнування, причому руйнування пін з олеатом калія відбувається з меншою швидкістю (рис. 3.59).

Аналогічний вплив надає олеат калія і калієве мило СЖК на властивості пін з натурального латексу і штучного латексу 1-4 цис-поліізопрену (рисунки 3.60 і 3.61).

Рис. 3.59. Зміни числа бульбашок в піні (кратність 6) з бугадиен-стиролового латексу з різними емульгаторами. Калієве мило СЖК| фракції С₁₀-С₁₆, ступінь насиченості оболонок глобул| емульгатором: 1 - 100%; 2 - 120%. Олеат калія, ступінь насиченості оболонок глобул| емульгатором: 3 - 100%; 4 - 120%

Рис. 3.60. Зміни числа бульбашок в піні (кратність 6) з натурального латексу з різними емульгаторами, в дозуванні 2 частини маси на 100 частин маси полімеру латексу: 1 - калієве мило СЖК| фракції Сю-С16; 2 - олеат| калія

Рис. 3.61. Зміна числа бульбашок піни { кратність 5) з штучного латексу 1-4 цисполиизопрена| з різними емульгаторами: • - олеат| калія; х -калиевое мило СЖК| фракції CiO-Ci6; | - калієве мило каніфолі

Хоча стікання рідини з пінних плівок не є характерним видом руйнування піни з висококонцентрованих латексів, але і цей вид руйнування піни істотно залежить від типу та дозування ПАР (табл.3.6).

При близьких значеннях поверхневого натягнення (табл.3.6) латексних композицій, що містять різні ПВА, що визначає вплив на швидкість руйнування латексних пен надає в'язкість латексу у присутності цих ПАР.

Латекси з олеатом калія характеризуються вищою в'язкістю, ніж латекси з калієвим милом СЖК і каніфоль, в результаті, піни з латексів з олеатом калія характеризуються вищою стабільністю (малюнки 3.59, 3,60, 3.61, табл. 3.6).

Додатковим підтвердженням істотного впливу в'язкості латексних композицій на стійкість пен є дані про вплив на властивості латексних пен загусників.

Таблиця 3.6

Вплив ПАР на стійкість до набрякання пен різних типів латексів у присутності ПАР різної хімічної природи

Збільшення в'язкості латексних композицій у присутності загусників знижує швидкість руйнування пен і підвищує їх дисперсність [96]. Менша початкова полидисперсностъ піни, отриманої на установках безперервної дії, є причиною більш низькою швидкості її руйнування в порівнянні з пенами, виготовленими на установках періодичної дії (рис.3.62).

Рис. 3.62. Дисперсність (а) і кінетика зміни числа бульбашок пін (б), отриманих на установках: 1 - безперервної дії; 2 - періодичної дії

Отримання високодисперсної піни з вузькою кривою розподілу за розмірами бульбашок, стійкою при зберіганні, є необхідним, але недостатньою умовою отримання піногуми з однорідною, мілкопористою структурою.

Подальша стадія технологічного процесу виготовлення піногуми повинна забезпечити переклад системи, що обмежено "живе", "латекс-повітря (піна) " в систему, що безмежно довго "живе", "гума-повітря" (піногума).

Такий переклад здійснюють желатинуванням латексних композицій на бульбашках повітря з подальшою вулканізацією плівок полімеру, що утворилися.

Желатинування повинне бути здійснене так, щоб астабилизовать| латекс при можливо обмеженому руйнуванні колоїдної системи повітря-лате|кс|.

Вивчення структур, що желатинують латексні піни| показало, що дифузія повітря між бульбашками залишається основною причиною руйнування пін| при желатинуванні до моменту гелеутворення| [97, 98]. Так само, як при зберіганні, руйнування латексних пен| в цьому випадку виявляється в зменшенні числа бульбашок в одиниці об'єму, збільшенні їх розміру і полідисперсности|. Лінійна залежність зворотної величини кореня квадратного з числа бульбашок від часу свідчить про дифузійний характер руйнування піни.

Агенти желатинування підсилюють руйнування латексних пен|, що пов'язане з взаємодією агентів желатинування з ПАР і зростанням внаслідок цього поверхневого натягнення. Проте надалі у зв'язку із збільшенням в'язкості латексу, що закінчується його гелеутворенням|, структура піни фіксується і зміна числа бульбашок в піні і їх дисперсності припиняються.

Ступінь руйнування латексних пен| при желатинуванні залежить від того, яким чином ПАР і агенти, що желатинують, впливають на швидкість желатинування і характер зміни в'язкості латексів і пін|.

В'язкість пін| з бутадієн-стирольного| латексу на початку процесу желатинування протягом деякого часу, залежного від природи і дозувань ПАР, типу і дозувань агента, що желатинує, падає, а потім, пройшовши через мінімум, різко зростає і утворюється гель (рисунки 3.63 і 3.64). На малюнках момент гелеутворення| позначений стрілкою.

Рис. 3.63. Вплив ПАР на зміну в'язкості при желатинуванні пін| з бутадієн-стирольного| латексу СКС-С|: 1 -калиевое мило СЖК| фракції Ci4-C15; 2 -олеат калія

Рис. 3.64. Вплив дозувань кремнефтористого натрію (КФН) на в'язкість пін, що желатинують, з бутадієн-стирольного латексу Полісар 725. КФН, частини маси: 1 - 2,75; 2 - 3,25; 3 - 3,50; 4 - 3,75

Збільшення дозувань ПАР приводить до збільшення тривалості желатинування до моменту гелеутворення і, відповідно, збільшується час, протягом якого в'язкість піни знижується (рис. 3.65). Збільшення дозувань агентів, що желатинують, супроводжується скороченням тривалості желатинування до моменту гелеутворення і, відповідно, зменшується час, протягом якого спостерігається падіння в'язкості пін (рис.3.64). При високих дозуваннях агента, що желатинує, падіння в'язкості пін в початковий період желатинування не спостерігається.

Рис. 3.65. Вплив калієвого мила СЖК| фракції С14-С15 на зміну в'язкості при желатинуванні пін| з бутадієн-стирольного| латексу. Ступінь насиченості: 1 - 100%; 2 - 110%; 3 - 120%

У піні з натурального латексу падіння в'язкості в початковий період желатинування відбувається тільки при невеликих дозуваннях агента (рис. 3.66), що желатинує, і в пінах|, що містять ПАР, що істотно уповільнюють швидкість желатинування піни (рис. 3.67). У решті випадків в'язкість пен| з натурального латексу в процесі желатинування безперервно зростає.

Зіставлення даних, приведених на рисунках 3.63...3.67 і представлених раніше на рис. 3.7, показує, що характер зміни в'язкості пен| при желатинуванні відповідає характеру зміни при желатинуванні в'язкості латексів, з яких отримані піни. Крім того, відмічене падіння в'язкості пен| в початковому періоді желатинування до моменту

Рис. 3.66. Вплив дозувань кремнефтористого натрію (КФН) на в'язкість пін, що желатинують, з натурального латексу. Дозування КФН, частини маси: 1 - 0,5; 2-1,О;3-2,5

Рис. 3.67. Вплив ПАР на зміну в'язкості при желатинуванні пін| з натурального латексу: 1 - калієве мило СЖК| фракції C14-C15; 2 - олеат| калія

Рис. 3.68. Вплив ПАР на зміну числа бульбашок при желатинуванні пін| з бутадієн-стирольного| латексу СКС-С|: 1 - олеат| калія; 2 - калієве мило СЖК| фракції С₁₁-С₁₅

гелеутворення, зв'язано, мабуть, не тільки з характером зміни в'язкості латексів при желатинуванні, але і з руйнуванням піни.

Швидкість желатинування і характер зміни в'язкості пін при желатинуванні роблять визначальний вплив на структуру зажелатинованої піни.

Швидше желатинування пін, що містять калієве мило СЖК фракції С₁₁-С₁₅. в порівнянні з олеа-том калія, забезпечує зростання в'язкості (рисунки 3.63 і 3-67) і фіксацію структури піни (рисунки 3.68 і 3.69) на ранішій стадії процесу і, в результаті, зажелатинована піна має дрібніші бульбашки (табл.3.7).

Значне збільшення стабільності латексів при застосуванні високих дозувань ПАР уповільнює зростання в'язкості піни (рис. 3.65) при желатинуванні і тим самим затримує фіксацію її структури (рис. 3.70). В результаті, зажелатинована піна має зруйновану, грубодисперсну структуру.

З цієї причини вміст ПАР в латексній композиції повинен обмежуватися тільки тією кількістю, яка необхідна для ціноутворення. З цієї ж причини при виготовленні піногуми не можуть бути застосовані неіоногенні ПАР і сульфонати.

Таблиця 3.7

Вплив природи ПАР на дисперсність зажелатинованої піни*

Володіючи високою піноутворюючою здатністю і забезпечуючи достатньо високу стабільність латексних пін, ці ПАР перешкоджають астабілізації латексних глобул, утруднюють або взагалі виключають желатинування латексних пін.

Всі чинники, що скорочують тривалість желатинування (збільшення в певних межах концентрації агентів, що желатинують, застосування вторинних агентів, що желатинують, сенсибілізація латексних композицій), приводять до швидшої фіксації структури піни, запобігаючи її подальшому руйнуванню.

Значне руйнування піни на першому етапі желатинування, спостережуване при високих концентраціях агентів, що желатинують, компенсується тим, що в'язкість цих пін росте інтенсивніше і фіксація структури відбувається на ранішій стадії (рис. 3.71). В результаті, середній діаметр бульбашок в зажелатинованій піні істотно зменшується (табл. 3.8).

Рис. 3.69. Вплив ПАР на зміну числа бульбашок при желатинуванні пін| з натурального латексу: 1 - олеат| калія; 2 - калієве мило СЖК| фракції

Рис. 3.70. Вплив калієвого мила СЖК| фракції C14-C15 на зміну числа бульбашок при желатинуванні пін| з бутадієн-стирольного| латексу СКС-С|. Ступінь насиченості: 1 - 100%; 2 - 120%

Рис. 3.71. Зміна числа бульбашок при желатинуванні пін| з бутадієн-стирольного| латексу Полісар 725 (1, 2) і натурального латексу (3, 4). Кількість КФН|, частини маси: 1 - 1,75; 2-3,75; 3 -0,5; 4-2,5

Таблиця 3.8

Вплив кремнефтористого| натрію на дисперсність зажелатинированной| піни

збільшуючи істотно дозування основного агента, що желатинує, застосовувати в латексних композиціях для виготовлення піногуми вторинні агенти, що желатинують.

Застосування вторинних агентів, що желатинують, механізм дії яких недостатньо ясний, дозволяє не тільки прискорити желатинування латексних пін, але і, що особливо істотно, в їх присутності желатинування відбувається при вищому значенні рН, коли стабилізуюча дія ПАР зберігається [99].

Представлені на рисунках 3.72 і 3.73 дані доводять, що швидкість желатинування латексних пін вища, ніж швидкість желатинування латексів, з яких отримані піни.

Рис. 3.72. Вплив ступеня насиченості поверхні глобул| емульгатором на тривалість желатинування до моменту гелеутворення бутадієн-стирольного латексу (1) та піни (2)

Рис. 3.73. Вплив дозування ПАР на тривалість желатинування до моменту гелеутворення| натурального латексу (1) і піни (2)

При збільшенні змісту ПАР швидкість желатинування пен| сповільнюється у меншій мірі, чим швидкість желатинування неспінених латексів. Причина цього може бути пояснена на основі результатів оцінки розподілу ПАР в плівках піни [95, с. 172...175], що показали, що в плівках латексної піни відбувається концентрація ПАР. Останнє зв'язане, мабуть, з переходом мила в об'єм плівок понад ту кількість, яка необхідна для утворення мономолекулярного адсорбційного шару навколо повітряної бульбашки. Це явище спостерігалося в пінах з розчинів ПАР [100].

Концентрація ПАР в об'ємі плівок приводить до зменшення їх адсорбції на поверхні латексних глобул і є причиною прискорення желатинування пін в порівнянні з желатинуванням неспінених латексів.

З цієї ж причини при збільшенні кратності піни, тобто при збільшенні поверхні розділу латекс-повітря, тривалість желатинування до моменту гелеутворення зменшується (табл. 3.9).

Вище, кажучи про фіксацію структури латексних пін при желатинуванні, було зважаючи на припинення зміни її дисперсності. Проте формування структури піногуми на цьому не завершується. У спочатку дискретних бульбашок піни відбувається розрив стінок окремих бульбашок і утворюється структура з порами, що повідомляються (рис. 3.74).

Таблиця 3.9

Вплив кратності піни на тривалість її желатинування до моменту гелеутворення|

Рис. 3.74. Фотографії тих, що желатинують латексних пін: а - піна до гелеутворення; б - піна відразу після гелеутворення; в - зажелатинована піна після 10 хвилин зберігання

На основі даних по вимірюванню повітропроникності [101], електроопір [102] і оцінці методом мікрофотографування структури пін, що желатинують, встановлено, що структура з порами, що повідомляються, виникає, головним чином, після желатинування пін при розриві плівок стінок бульбашок.

При високих концентраціях агентів, що желатинують, і у присутності невеликих кількостей ПАР, в результаті швидкого желатинування пін, утворення структури з порами, що повідомляються, спостерігається у вузькому інтервалі часу, при щодо низькій температурі до початку вулканізації. Піногума в цьому випадку характеризується дрібнопористою, однорідною за розміром осередків структурою (рис. 3.75, а).

При повільному желатинуванні пін, у разі застосування невеликих кількостей агентів, що желатинують, або при збільшених дозуваннях ПАР, формування структури з порами, що повідомляються, відбувається поволі і завершується на стадії вулканізація при високих температурах, а структура піногуми характеризується внутрішніми руйнуваннями (рис. 3.75, б, в, г).

Такому характеру розривів плівок стінок бульбашок може сприяти зростання надмірного тиску в бульбашках при нагріві і зміцнення плівок унаслідок вулканізації, що почалася.

Про залежність між міцніснисними властивостями гелеподібних стінок бульбашок і характером їх розриву свідчать дані, отриманий при вимірюванні електроопорів пін, що желатинуються, і оцінці структури піногуми [102].

Рис. 3.75. Фотографії зрізів піногуми в світлі, що проходить: а - вміст КФН, частини маси - 2,5; олеат калія - 2 частини маси; б - вміст КФН, частини маси -1,0; олеат калія - 2 частини маси; у - вміст КФН, частини маси - 0,5; олеат калія - 2 частини маси; г - вміст КФН, частини маси – 2,5; олеат калія - 3 частини маси

Електроопір латексних пін після їх гелеутворення збільшується, що обумовлене розривом стінок бульбашок і зменшенням, внаслідок цього, струмопровідних шляхів.

При меншій міцності плівок стінок бульбашок зростання електроопору відбувається інтенсивніше. Така залежність спостерігається при зіставленні кінетики зміни електроопору пін з бутадієн-стирольних і натуральних латексів, пін з різною кратністю, а також пін, міцність плівок яких свідомо зменшувалася введенням в латекс зростаючих кількостей пластифікатора (рис. 3.76).

Одночасно встановлено, що всі чинники, що викликають інтенсивне утворення в пінах структури з порами, що повідомляються, і що приводять до формування такої структури до початку вулканізації, обумовлюють отримання піногуми з меншою кількістю дефектів структури.

Представлені вище дані відносилися до латексних пін, отриманих диспергаційним методом.

Властивості латексних пін, отриманих хімічними або мікробіологічними способами спінювання, хоча принципово і не відрізняються від властивостей пін, отриманих диспергаційними методами, мають свої особливості.

Головна особливість полягає в тому, що виділення газу при розкладанні хімічних або мікробіологічних пороутворювачів повинне випереджати желатинування пін, що утворюються, а температура розкладання порообразователя повинна бути нижче за температуру желатинування латексу. Виходячи з цього, вибір пароутворювача і що активує його газовиділення промотора| повинен здійснюватися з урахуванням вживаного агента, що желатинує, його дозувань і температурних умов желатинування.

Серед пороутворювачів| для спінювання латексів найбільш відомі: перекис водню, вживаний спільно з промотором-каталазой| (дріжджі), і азодикарбонамид| з промотор| ом-оксид цинку. Розкладання азодикарбо-намида| в лужному середовищі викликає не тільки спінювання латексу за рахунок виділення азоту, але і, одночасно, в результаті виділення вуглекислого газу відбувається желатинування піни. При використанні азодикарбонаміда| на процес спінювання латексу і желатинування піни істотний вплив надає рН| латексної композиції і зміст оксиду цинку.

При низькому значенні рН| латексної композиції швидкість желатинування і фіксація структури піни превалює над швидкістю утворення повітря

Рис. 3.76. Зміна електроопору при желатинуванні пін| з натурального латексу з різними дозуваннями вазелінового масла { кратність піни - 5). Вазелінове масло, частини маси: 1 - 0; 2 - 10; 3 - 20; 4 – 30

фази. Тому отримати піну високої кратності і, відповідно, піногуми з низькою щільністю не представляється можливим.

При збільшенні значення рН латексної композиції швидкість желатинування падає і до моменту гелеутворення встигає пройти інтенсивне спінювання латексної композиції.

Проте при подальшому збільшенні значення рН желатинування настільки сповільнюється, що фіксація структури піни не відбувається і спостерігається інтенсивне її руйнування.

Оксид цинку, будучи промотором розкладання азодикарбонаміда, сприяє піноутворенню латексної композиції, але, одночасно, у присутності аміаку оксид цинку є агентом, що желатинує. Тому збільшення дозувань оксиду цинку має певна межа, вище за яке висока швидкість желатинування перешкоджає спінюванню.

На закінчення справжнього розділу доцільно зупинитися на прийомах штучного придушення спінювання латексних композицій і зменшення стабільності пін, що утворюються. Це необхідно в тих випадках, коли утворення латексних пін утруднює проведення технологічних процесів переробки латексів.

Придушення утворення піни і (або) її руйнування здійснюють або шляхом введення в середу спеціальних хімічних речовин, або непрямими методами, такими як зменшення в системі піноутворювачів і стабілізаторів пін, застосування устаткування і пристроїв, що обмежують утворення піни.

Грунтуючись на даних про властивості латексних пін, приведених в справжньому розділі, можна зменшити піноутворення і стабільність пін шляхом зниження вмісту в латексних композиціях ПАР і загусників, природно, в межах, що не утрудняють переробку цих композицій. Крім того, конструкція пристроїв для перемішування, перекачування і переливу латексних композицій повинні по можливості виключити захоплення повітря.

Проте непрямі методи придушення піноутворення латексних композицій і зниження стабільності що утворюються латексних пін у багатьох випадках є недостатніми, а іноді їх застосування (наприклад, зниження вмісту ПАР і загусників) взагалі неможливе. В цьому випадку удаються до піногашению за допомогою спеціальних хімічних речовин - піногасителей. Піногасители можуть руйнувати піну, що утворюється, і попереджати її освіту.

Проте, як правило, піногасителі, проявляють свою ефективність тільки в одному напрямі.

Так, будучи хорошими руйнівниками піни, вони можуть не перешкоджати її освіті. Інші піногасителі|, володіючи сильно вираженою здатністю попереджати утворення піни, не гасять її. У латексній технології найбільше застосування отримали піногасителі на основі кремені органічних сполук. Вони є типовими агентами, застережливими піноутворення, але слабо гасять піну. У Україні найбільше застосування отримали емульсії полиметилсилоксана з різною молекулярною масою олігомера (ПМС-100, ПМС-200, ПМС-300).

Складність процесів взаємодії піногасителів з піноутворюючою системою є причиною відсутності єдиної точки зору на механізм піногашення. Проте достатньо докладні відомості про існуючі погляди на механізм дії піногасителів читач знайде в монографії В.К. Тіхомірова [89].

Читайте також:

1. Адгезиви на основі латексів у взуттєвій промисловості
2. Аеродинамічні властивості колісної машини
3. Аналізатори людини та їхні властивості.
4. Аналізатори людини та їхні властивості.
5. Атрибутивні ознаки і властивості культури
6. Білки, властивості, роль в життєдіяльності організмів.
7. Біосфера Землі, її характерні властивості
8. Будова атомів та хімічний зв’язок між атомами визначають будову сполук, а отже і їх фізичні та хімічні властивості.
9. Будова і властивості аналізаторів
10. Векторний добуток і його властивості.
11. Виготовлення латексних композицій
12. Види і властивості радіоактивних випромінювань

Переглядів: 947