Выбор неорганического носителя для акриловых дисперсий

С точки зрения кислотно-основного баланса поверхности диоксида титана при инициировании процесса эмульсионной полимеризации персульфатом аммония наиболее подходящим для использования в качестве носителя при получении дисперсий является Hombikat UV100, имеющего максимальное содержание основных центров.

Однако, для получения дисперсий, устойчивых во времени, необходимо, чтобы размер частиц неорганического носителя был соизмерим с размером частиц получаемой дисперсии. Поэтому для синтеза дисперсий методом эмульсионной полимеризации выбран диоксид титана Light Stabilazer.

Поскольку персульфат аммония является инициатором при проведении эмульсионной полимеризации акриловых мономеров, необходимо определить величину его адсорбции на поверхности неорганического наполнителя. Так как при диссоциации персульфата аммония в воде образуется персульфат-анион, весьма вероятно, что заметной адсорбции инициатора на преобладающих кислотных центрах поверхности диоксида титана Light Stabilazer не будет.

Для определения адсорбции персульфата аммония в водную суспензию диоксида титана вводили инициатор в том же самом количестве, что используется для инициирования полимеризации. Суспензию перемешивали с помощью механической мешалки в течение 1 часа при температуре 20-22 °С.

Содержание персульфата аммония в водной фазе определяли методом йодометрического титрования. Результаты приведены в таблице 3.2.

эмульсионный полимеризация диоксид титан

Таблица 3.2 – Содержание персульфата аммония в исходном растворе и в водной фазе после адсорбции на диоксиде титана

Установлено, что содержание персульфата в водной фазе до проведения адсорбции и после нее практически не изменяется, при этом величина его адсорбции на поверхности диоксида титана незначительна и составляет 0,04 мМоль/г. Кроме того, диоксид титана не вызывает распада инициатора. При механическом воздействии на пигмент в водной суспензии в присутствии эмульгатора и при нагревании, может происходить «разбивка» агрегатов диоксида титана и уменьшение размеров частиц. Для оценки влияния механического воздействия, присутствия ПАВ и температуры на размер частиц образующейся суспензии диоксида титана был проведен дисперсионный анализ с помощью лазерного анализатора размеров частиц NanoTrack на разных стадиях приготовления суспензии: после механического перемешивания в течение 1 часа, введения сульфонола и перемешивания в течение 1 часа, а также при нагревании до температуры 60-65 °С и выдержки при перемешивании в течение 6 часов. На рисунке 3.5 представлены результаты дисперсионного анализа суспензии диоксида титана в зависимости от условий.

Рисунок 3.5 – Кривые численного распределения по размеру частиц диоксида титана в зависимости от условий: 1 – исходная суспензия; 2 – суспензия с добавкой ПАВ; 3 – суспензия с добавкой ПАВ, выдержанная при температуре 60-70 °C.

Из рисунка 3.5 можно заметить, что введенный эмульгатор вызывает незначительное укрупнение частиц суспензии, за счет их частичной коагуляции (кривая 2). Температура и механическое воздействие приводят к сужению кривой распределения (кривая 3), т.е. происходит частичное разрушение ранее образовавшихся агрегатов.