Получение сополимера стирола и α-метилстирола с использованием различных анионных и неионогенных эмульгаторов

Ключевые слова: эмульсионная сополимеризация, стирол, α-метилстирол, анионные эмульгаторы, неионогенные эмульгаторы, сополимер.
Key words: emulsion copolymerization, styrene, α-methylstyrene, anionic emulsifiers, nonionic emulsifiers, copolymer.
Введение
Известно, что в настоящее время сополимеры стирола и α-метилстирола (САМ, САМ‑ЭД) находят широкое применение в промышленности [1]. Данные сополимеры относятся к группе полимеров, которые повышают адгезию синтетических каучуков. Сополимеры стирола и α-метилстирола могут быть использованы в качестве компонентов горячих покрытий из расплава и клеев. Полученные на основе этих сополимеров клеи, мастики и герметики очень чувствительны к давлению. Их основное применение – придание адгезии в эластомерных блок-сополимерах стирола, изопрена и полихлоропрена – эластомеров для получения клеев. Некоторые, но не все сополимеры, также эффективны, как составляющие для горячих покрытий и клеев-расплавов, где они демонстрируют хорошую совместимость и низкую температуру помутнения при смешивании. Сополимеры также могут быть использованы в качестве добавок к краскам и химическим покрытиям [2].
Целью данной работы является исследование влияния природы эмульгаторов на выход получаемого сополимера стирола и α-метилстирола и на наличие в нем остатков используемых при его синтезе эмульгаторов.
Экспериментальная часть
Исходные мономеры – стирол и α-метилстирол – перегоняли в вакууме для освобождения от основной части ингибитора, затем полученные дистилляты мономеров непосредственно перед синтезом сополимера отмывались от остатков ингибитора трехкратно 5% раствором NaOH и затем дистиллированной водой до нейтральной реакции в делительной воронке.
Инфракрасные спектры синтезированных образцов сополимера регистрировали на ИК-Фурье-спектрометре Perkin Elmer Spectrum 100 (США) с приставкой НПВО. Спектры ¹Н ЯМР регистрировали на приборе Jeol JNM ECX-400 (рабочая частота 400.13 МГц) (Jeol, Япония).
Эмульсионная сополимеризация стирола и α-метилстирола в присутствии эмульгатора стеарата калия.
В четырехгорлую колбу объемом 250 мл помещают 40 мл дистиллированной прокипяченной воды и 0.06 г (1 ммоль) KOH. После растворения щелочи добавляют 0.24 г (0,84 ммоль) стеариновой кислоты. Содержимое колбы перемешивают на водяной бане при 40–45°C в течение 20 мин, затем проверяют pH среды полученного раствора по универсальной индикаторной бумаге, величина среды должна соответствовать 9. Затем 5 мин продувают медленным током аргона полученный раствор стеарата калия, и далее всю реакционную смесь в течение всего оставшегося времени синтеза сополимера. К образовавшемуся раствору стеарата калия из капельной воронки добавляют смесь 7,7 мл (0.074 ммоль) стирола и 3.3 мл (0.027 ммоль) α-метилстирола и энергично перемешивают до образования эмульсии. В полученную смесь вводят раствор 0.05 г (0.2 ммоль) персульфата аммония в 5 мл дистиллированной воды.
Далее вместо капельной воронки вставляют термометр и постепенно нагревают реакционную смесь в течение 30 мин до 60°C и поддерживают температуру 3 ч. Образовавшийся латекс выливают в химический стакан и разрушают 25% водным раствором хлорида калия (10 мл) при 50°C.
Осадок сополимера отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают несколько раз горячей водой до отсутствия реакции на хлорид-ион (проба с раствором нитрата серебра) и минимального количества остаточного эмульгатора (отсутствие пены от стеарата калия). Сополимер высушивают в термостате в течение 48 ч до постоянного веса при температуре 65°C. Выход сополимера – 74% в пересчете на исходные мономеры [3].