1. Описать основные стадии технологического процесса получения каучуков путем эмульсионной полимеризации.

Основными преимуществами полимеризации в эмульсии перед полимеризацией в массе мономера (жидкофазной полимеризацией) заключается в том, что процесс протекает с большей скоростью и его можно организовать по непрерывной схеме. Кроме этого процесс хорошо регулируется, так как тепло реакции отводится равномерно, и получаемый полимер имеет более высокий молекулярный вес, более однороден по структуре и качеству. В зависимости от температуры, при которой протекает реакция полимеризации в эмульсии, различают высокотемпературную и низкотемпературную эмульсионную полимеризацию. Низкотемпературные эластомеры обладают более высокими физико-механическими показателями по сравнению с высокотемпературными. Растворная полимеризация

Полимеризация в растворе обеспечивает эффективный теплообмен в массе раствора, в котором протекает реакция. Поэтому полученный полимер более однороден и обладает лучшим комплексом свойств. Применение органических растворов позволяет использовать в процессе полимеризации различные эффективные каталитические системы, с помощью которых можно осуществлять направленный синтез эластомеров, создавать высокомолекулярные соединения с заданной структурой и свойствами. Технологическая трудность при проведении таких процессов заключается в необходимости работы с катализаторами, многие из которых являются высоко реакционными соединениями, которые изменяют свойства при хранении. Использование таких каталитических систем требует тщательной подготовки и очистки мономеров и растворителей, которые используются в синтезе.

Мономеры образуют эмульсию в воде под действием поверхностно-активных веществ, и реакция протекает при температуре 50оС. При данной температуре конверсия происходит на 5-6% в час, и процесс полимеризации останавливают при 70-75%, так как более глубокая конверсия может вызвать ухудшение физических свойств. Завершение полимеризации (обрыв роста цепи) осуществляется добавлением ингибитора, таким как гидрохинон, который быстро реагирует с радикалами и окисляющими агентами. Ингибитор разрушает любой оставшийся инициатор (катализатор) и реагирует со свободными полимерными радикалами. Не прореагировавшие мономеры затем удаляются; сначала испарением при атмосферном давлении с последующим понижением давления  удаляется бутадиен, затем стирол отгонкой низкокипящих фракций водяным паром в колонне.

Дисперсия антиоксиданта добавляется для защиты продукта от окисления. При добавлении соляного раствора латекс частично коагулирует, а затем полностью коагулирует под воздействием серной кислоты. Коагулированные крупицы затем моют, сушат и упаковывают для отгрузки.   Стандартные пропорции эмульсионного бутадиен-стирольного каучука составляют следующее соотношение:

Стандартные пропорции эмульсионного бутадиен-стирольного каучука

Наименование	М.ч.
Бутадиен	5.00
Стирол	25.00
N-додецил меркаптан	0.50
Пероксидисульфат кальция	0.30
Хлопья мыла	5.00
Вода	180.00

Получение бутадиен-стирольного каучука по технологии низкотемпературной эмульсионной полимеризации

Основная разница между двумя процессами эмульсионной полимеризации (высокотемпературной и низкотемпературной)  в системе инициации. Используя более активную систему инициации, полимеризация может быть осуществлена при 5оС с высоким процентом конверсии. Для инициирования процесса используется высокоэффективная окислительно-восстановительная система. Низкотемпературную полимеризацию останавливают при 60% конверсии.

При понижении температуры эмульсионной сополимеризации бутадиена со стиролом от 960С до -170С в сополимере повышается содержание 1,4-транс-звеньев с 51 до 80% и снижается содержание 1,2-звеньев. При пониженной температуре образуется менее разветвленный сополимер с меньшей полидисперсностью.