. Затем при вращении мешалки с частотой 66 с~Постепенно заливают расчетное количество раствора полимера, и смесь перемешивается в течение 5 мин. Полученную грубую эмульсию сразу же выливают в эмульсионную машину.

Эмульсионная машина представляет собой высокооборотный шестеренчатый насос, к всасывающей линии которого подсоединен напорный стакан. Для удобства очистки от полимера рабочий объем машины сделан разъемным, герметизация осуществляется с помощью кольцевых прокладок и накидных болтов. При работе машины в циркуляционном режиме резиновый шланг, подсоединенный к крану нагнетательной линии, опускается в напорный стакан. Перед приготовлением эмульсии необходимо проверить работу эмульсионной машины на воде.

После проверки исправности машины в напорный стакан заливают грубую эмульсию и включают машину. Эмульсию заливают небольшими порциями. Время получения тонкой эмульсии от 5 до 10 мин.

Необходимо следить затем, чтобы не было перегрева машины: после 1 мин работы машину нужно выключать на 3—5 мин. При эмульгировании стакан следует закрывать крышкой с отверстием для резиновой трубки. Процесс эмульгирования осуществляется путем циркуляции смеси шестеренчатым насосом в замкнутом контуре.

Рецепт для приготовления эмульсии каучука (в ч.)*.

Каучук СКИ-3 100 н-Гексан 900 Вода ' 600

Калийно-канифольное мыло (по сухому 10 веществу)

201

Отгонка растворителя. Из готовой эмульсии получают дисперси каучука (латекс СКИ-3) отгонкой растворителя из колбы с нисходящим холодильником под вакуумом, создаваемым с помощью водяного насоса. Обогрев колбы осуществляют на водяной бане при постепенном нагреве воды до 80 °С. Контроль за ходом отгонки ведут по сухому остатку латекса.

Готовый латекс, представляющий собой 15—20% водную дисперсию каучука, подвергают термическому упариванию при 60—70 °С на водяной бане в токе воздуха, создаваемом над поверхностью латекса, до содержания сухого вещества 45—50%. Латекс с такой концентрацией может успешно применяться для получения маканых изделий.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРОИЗВОДСТВА КАУЧУКОВ ПОЛИМЕРИЗАЦИЕЙ В РАСТВОРАХ

Производство каучуков полимеризацией в растворах является преобладающим в отечественной промышленности. Оно включает ряд стадий: полимеризацию в батарее -полимеризаторов, разложение катализатора, отгонку растворителя, незаполимеризованных мономеров и олигомеров, выделение крошки каучука, ее сушку, формование и упаковку блоков товарного каучука.

Процессы полимеризаций осуществляют в батарее полимеризаторов, лабораторный вариант которой рассмотрен на примере получения каучуков полимеризацией в эмульсии (см. работы 24 и 25}. В условиях студенческой лаборатории выполнение работ по технологии полимеризации в растворе небезопасно и нецелесообразно. Заключительные стадии процесса (сушка, формование и упаковка) требуют сложного механического оборудования. Поэтому для иллюстрации технологических процессов производства синтетических каучуков типа СКИ-3 или СКД полимеризацией соответствующих мономеров в растворах будет рассмотрена стадия удаления растворителя (и незаполимеризованных мономеров) из по-лимеризата.

Работа 33. ОТГОНКА РАСТВОРИТЕЛЯ ИЗ ПОЛИМЕРИЗАТА, ПОЛУЧАЕМОГ ПРИ РАСТВОРНОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ, МЕТОДОМ ВОДНОЙ ДЕГАЗАЦИИ

Одним из наиболее важных и сложных технологических процессов про изводства каучуков методом полимеризации в растворах является удаление из полимеризата растворителя, незаполимеризованных мономе ров, а также летучих примесей (например, низкомолекулярных олигомеров). Содержание полимера в полимеризате составляет лишь 10-15%, поэтому объемы удаляемых летучих веществ очень велики и аппаратура, предназначенная для этого процесса, занимает значительное место в системах производства каучуков методом полимеризации в растворах.

Отгонка летучих веществ, иногда называемая дегазацией, преследует две главные задачи: а) извлечение из полимеризата растворителя и незаполимеризованного мономера с целью последующей их регенерации;

202

б) получение твердого каучука в виде крошки, содержащей минимальное количество летучих веществ, и пригодной для дальнейшей переработки - сушки и брикетирования. Дегазация сильно осложняется высокой вязкостью полимеризата и пониженным давлением паров летучих веществ над растворами каучука (определяется по уравнению Флори— Хаггинса) и требует специальных приемов. Эти приемы заключаются прежде всего в диспергировании полимеризата в нагретой воде и далее в осуществлении многоступенчатого процесса обработки полученной крошки каучука.

Диспергирование проводят с помощью специальных устройств -крошкообразователей, самым простым из которых является фильера, через которую полимеризат подается в сосуд с горячей водой. Многоступенчатость достигается последовательной обработкой полученной крошки паром в двух или трех аппаратах специальной конструкции.

Основными показателями, характеризующими процесс дегазации, служат расход теплоты (пара, горячей воды) и степень дегазации - остаточное содержание летучих веществ в каучуке.

Расход теплоты определяется по уравнению:

Q-Qi + Qz + Qs (9l) где С, и С, - расходы теплоты на подогрев и испарение растворителя, Дж/г; Q3 — расход теплоты на подогрев полимера, Дж/г

01-*-рСр(г«>н-Гнач) (9.2) 02=«р(ер-?-к) (9-3)

Рз = Якс.Л*кон-1наЧ) (94> Здесь g„ и gK - масса полимеризата (раствора) и каучука, г; ср и ск - теплоемкость растворителя и каучука, Дж/(г- °С), ар - теплота испарения растворителя, Дж/г; гкони гнач - конечная и начальная температуры полимеризата.

Степень дегазации а может быть определена по количеству отогнанных летучих веществ или по содержанию летучих веществ в крошке

a-g-отгДГр-ек); «-*кАн (9-5> где gmr - масса отогнанного растворителя; хк - содержание летучих веществ в крошке, доли; х„ - содержание летучих веществ в растворе, доли.

В условиях лабораторного практикума нет необходимости работать с реальными полимеризатами, содержащими весьма низкокипящие мономеры и растворители, а также с устройствами для дегазации, полностью идентичными реальным. Существо процесса может быть достаточно полно изучено на упрощенной модели.

Цель работы - выделение растворителя из искусственного раствора изопренового каучука. Составление теплового и материального балансов. Определение расхода теплоты и степени дегазации. Реактивы и оборудование

Раствор каучука в гексане Экспериментальная установка (рис. 9. 7)

Бюретка на 50 мл Термостат

Бюкс вместимостью 50 мл Воронка Бюхнера

203

Таблица 9.5. Дегазация раствора каучука в н-гептане

Температура воды... °С; концентрация каучука в растворе... г/л, %

Скорость подачи, капель/мин

Время начала подачи

Время окончания подачи

Количество пропущенного раствора, г

Средняя скорость подачв, г/мин

Масса конденсата, г

и-гексан

вода

f Экспериментальная установка состоит из стеклянной колонки с рубашкой 2, заполняемой водой, нагретой до 75 ± 2 °С; мерника 1 для раствора каучука; капилляра 4, служащего фильерой, через которую раствор вводят в воду; термостата 3, с помощью которого в рубашке ко