La polymérisation en émulsion est une méthode technologique de polymérisation. Ce procédé est également utilisé pour produire des dispersions de polymères, également appelées latex. Ces produits sont largement utilisés, comme pour les adhésifs, les peintures à l’eau, les revêtements pour bois, les caoutchoucs, les mastics ou les tissus non tissés. Il existe plusieurs variantes du procédé de polymérisation en émulsion. L’un d’eux est le procédé discontinu, dans lequel la réaction est initiée à condition que toutes les portions de réactif se trouvent dans le réacteur. Un autre est le processus semi-continu, dans lequel au début seulement certains des réactifs sont placés dans le réacteur, le reste étant distribué en portions contrôlées au cours du processus. La polymérisation en émulsion est une méthode couramment connue et appliquée dans l’ industrie des plastiques . C’est pourquoi le Groupe PCC propose une large gamme de produits dédiés à cette technologie. Il comprend, par exemple, des disperseurs , des émulsifiants , des co-émulsifiants et d’autres additifs.

Polymérisation en émulsion — des monomères aux polymères, ou comment les plastiques sont fabriqués

Vous avez certainement entendu parler de ce groupe de produits à plusieurs reprises. De plus, vous les utilisez quotidiennement dans de nombreux domaines différents. Les plastiques sont devenus l’un des groupes de produits les plus diversifiés. Ils ont été largement appliqués dans la production d’emballages, le transport, la médecine, les ménages et de nombreux autres domaines. Avez-vous déjà réfléchi à la signification de leur nom ? Quels composés chimiques peuvent être inclus dans ce groupe? L’un des premiers plastiques était le polychlorure de vinyle, abrégé en PVC . Il est actuellement classé deuxième lorsqu’il est classé comme fréquence d’application dans le cadre de ce groupe de matériaux.

Chlorure de polyvinyle – une substance polyvalente

Le polychlorure de vinyle a gagné sa popularité en raison des propriétés qui dépendent de sa forme. Deux types de PVC sont disponibles : non plastifié (dur) et plastifié (souple). Le premier a de bonnes propriétés d’isolation et résiste à la corrosion, aux produits chimiques, au feu et aux intempéries . Il résiste également aux facteurs mécaniques, tels que la tension ou l’écrasement. Il est utilisé dans les secteurs de la construction et de la médecine, ainsi que pour la fabrication de tuyaux ou de conteneurs d’égouts et de drainage. Le PVC souple, quant à lui, est un matériau très flexible. Malgré sa flexibilité, il se caractérise par une haute résistance aux dommages mécaniques et aux intempéries , et il peut être mis en forme à des températures plus basses que le PVC dur. Il est utilisé comme isolant de câble dans l’industrie électrique. Certaines de ses applications concernent les industries de l’habillement et de l’automobile, ainsi que la fabrication de doublures, de feuilles de plastique dpc et d’emballages. Ce ne sont là que quelques-unes des nombreuses applications des deux types de PVC. Alors de quoi dépendent les propriétés physiques finales du PVC ? L’étape décisive est le choix du type de polymérisation du polychlorure de vinyle. Il peut être obtenu par polymérisation en émulsion, polymérisation en suspension ou polymérisation en masse. Dans ce cas, nous nous concentrerons sur la polymérisation en émulsion.

Quelques mots sur la polymérisation en émulsion

La polymérisation en émulsion est une méthode de polymérisation d’un monomère dans un milieu de dispersion, qui dans la plupart des cas est de l’eau. Elle consiste en l’émulsification de monomères hydrophobes à l’aide d’un émulsifiant, tel que l’huile dans l’eau. Ensuite, une réaction est initiée avec un initiateur soluble dans l’eau ou un initiateur soluble dans l’huile avec un stabilisant. Les agents émulsifiants sont des tensioactifs , assurant la stabilité de l’émulsion de monomère initiale et de la dispersion de polymère résultante.

Pour créer une dispersion, il est courant d’utiliser divers additifs, appelés agents dispersants, pour soutenir le processus .

Les tensioactifs anioniques sont les substances les plus couramment utilisées lors de la polymérisation en émulsion. Il s’agit d’un processus relativement complexe car la croissance et la stabilisation des molécules de polymère sont contrôlées par des mécanismes de polymérisation radicalaire en combinaison avec divers phénomènes colloïdaux.

Préparation de polychlorure de vinyle par polymérisation en émulsion

Lorsque la concentration en surfactant dépasse la concentration micellaire critique (CMC), les molécules de surfactant s’agrègent et forment des micelles sphériques. En conséquence, des monomères hydrophobes pénètrent dans les micelles. Des initiateurs solubles dans l’eau pénètrent également dans ces structures sphériques. Les radicaux libres s’y propagent. Les micelles agissent comme un point de contact entre les initiateurs hydrosolubles et les monomères vinyliques hydrophobes . La réaction de formation d’une chaîne polymère se déroule jusqu’à l’utilisation de toutes les gouttelettes de monomère en suspension ou dissoutes dans l’eau, ce qui conduit à la préparation de polychlorure de vinyle (PVC-E). Le composé obtenu est formé de grains de petite taille. En conséquence, il est utilisé dans la production, mais sans s’y limiter, de pâtes car elles ne sont pas sujettes à un gonflement rapide dans les agents adoucissants.

Importance de la polymérisation en émulsion pour l’industrie

La polymérisation en émulsion est un procédé largement utilisé au niveau industriel et académique, et son importance ne cesse d’augmenter. Les polymères produits par la méthode de polymérisation en émulsion peuvent être divisés en élastomères (caoutchouc nitrile, caoutchouc acrylique, polybutadiène), polymères techniques (PVC, polystyrène, PMMA) et émulsions (acétate de polyvinyle, latex polyacrylique, latex styrène-butadiène). Ces produits sont utilisés dans presque toutes les branches de l’industrie. Par exemple, les polymères vinyliques (CH2=CH-) sont couramment utilisés comme caoutchoucs synthétiques, thermoplastiques, revêtements, adhésifs, liants, modificateurs de rhéologie et pigments plastiques. Leurs avantages incluent une vitesse de réaction rapide, la sécurité du processus, le poids moléculaire élevé du polymère produit et la continuité du processus. Leur inconvénient, cependant, est l’élimination difficile de tous les résidus de l’émulsifiant ou d’autres additifs.

Produits suggérés pour la polymérisation en émulsion

Au cours du premier semestre 2020, PCC Group a introduit des produits ultérieurs dédiés à la polymérisation en émulsion. La gamme de produits a été élargie par des tensioactifs anioniques supplémentaires, tels que Sulforokanol L430/1, SULFOROKAnol® L725/1 et SULFOROKAnol® L1230/1 , avec d’excellentes propriétés émulsifiantes et stabilisantes. Ils sont utilisés pour la production de dispersions styrène-acrylique, acrylique et vinylique. De plus, le portefeuille de PCC Group se compose d’ agents dispersants (R, RP, SBRP) destinés à la production de caoutchoucs styrène-butadiène comme agents de support. Ils sont compatibles avec d’autres composés chimiques utilisés dans la polymérisation en émulsion, tels que les émulsifiants ou les stabilisants. En raison de leur faible teneur en humidité et de leur faible densité apparente, ils permettent de réduire les coûts de transport et de stockage.