Emulsiepolymerisatie is een technologische polymerisatiemethode. Dit proces wordt ook gebruikt om polymeerdispersies te produceren, ook wel latex genoemd. Deze producten worden veel gebruikt, zoals voor lijmen, watergedragen verven, houtcoatings, rubbers, kitten of non-woven stoffen. Er zijn verschillende varianten van het emulsiepolymerisatieproces. Een daarvan is het batchproces, waarbij de reactie wordt gestart op voorwaarde dat alle reagensdelen zich in de reactor bevinden. Een ander voorbeeld is het semi-continue proces, waarbij in het begin slechts een deel van de reagentia in de reactor wordt geplaatst, terwijl de rest tijdens het proces in gecontroleerde porties wordt afgegeven. Emulsiepolymerisatie is een algemeen bekende en toegepaste methode in de kunststofindustrie . Dit is de reden waarom de PCC Group een breed scala aan producten biedt die speciaal zijn gericht op deze technologie. Het omvat bijvoorbeeld dispergeermiddelen , emulgatoren , co-emulgatoren en andere additieven.

Emulsiepolymerisatie — van monomeren tot polymeren, of hoe kunststoffen worden gemaakt

U heeft vast al vaak van deze groep producten gehoord. Bovendien gebruik je ze dagelijks in tal van verschillende vakgebieden. Kunststoffen zijn een van de meest gediversifieerde productgroepen geworden. Ze zijn op grote schaal toegepast in de productie van verpakkingen, transport, medicijnen, huishoudens en vele andere gebieden. Heb je er ooit over nagedacht wat de betekenis van hun naam is? Welke chemische verbindingen kunnen in deze groep worden opgenomen? Een van de eerste kunststoffen was polyvinylchloride, afgekort tot PVC . Het staat momenteel op de tweede plaats wanneer het wordt geclassificeerd als frequentie van toepassing als onderdeel van deze groep materialen.

Polyvinylchloride – een veelzijdige stof

Polyvinylchloride kreeg zijn populariteit vanwege de eigenschappen die afhankelijk zijn van de vorm. Er zijn twee soorten PVC beschikbaar: ongeplastificeerd (hard) en geplastificeerd (zacht). De eerste heeft goede isolerende eigenschappen en is bestand tegen corrosie, chemicaliën, brand en weersomstandigheden . Het is ook bestand tegen mechanische factoren, zoals spanning of pletten. Het wordt gebruikt in de bouw- en medische industrie, maar ook voor de vervaardiging van riool- en afvoerleidingen of containers. Zacht PVC is daarentegen een zeer flexibel materiaal. Ondanks zijn flexibiliteit wordt het gekenmerkt door een hoge weerstand tegen mechanische schade en weersomstandigheden en kan het bij lagere temperaturen worden gevormd dan hard PVC. Het wordt gebruikt als kabelisolator in de elektrische industrie. Sommige van zijn toepassingen hebben betrekking op de kleding- en auto-industrie, en voor de productie van voeringen, plastic dpc-platen en verpakkingen. Dit zijn slechts enkele van de talrijke toepassingen van beide PVC-soorten. Waarvan zijn de uiteindelijke fysieke eigenschappen van PVC dan afhankelijk? De beslissende stap is de keuze van het type polymerisatie van polyvinylchloride. Het kan worden verkregen door middel van emulsiepolymerisatie , suspensiepolymerisatie of bulkpolymerisatie. In dit geval zullen we ons concentreren op emulsiepolymerisatie.

Een paar woorden over emulsiepolymerisatie

Emulsiepolymerisatie is een methode voor de polymerisatie van een monomeer in een dispersiemedium, dat in de meeste gevallen water is. Het bestaat uit de emulgering van hydrofobe monomeren met behulp van een emulgator, zoals olie in water. Vervolgens wordt een reactie gestart met een in water oplosbare initiator of een in olie oplosbare initiator met een stabilisator. Emulgatoren zijn oppervlakteactieve stoffen die de stabiliteit van de aanvankelijke monomeeremulsie en de resulterende polymeerdispersie verzekeren.

Om een dispersie te maken, is het gebruikelijk om verschillende additieven, dispergeermiddelen genaamd, te gebruiken om het proces te ondersteunen .

Anionische oppervlakteactieve stoffen zijn de stoffen die het meest worden gebruikt tijdens emulsiepolymerisatie. Dit is een relatief complex proces omdat de groei en stabilisatie van polymeermoleculen wordt gecontroleerd door mechanismen van polymerisatie door vrije radicalen in combinatie met verschillende colloïdale verschijnselen.

Bereiding van polyvinylchloride door middel van emulsiepolymerisatie

Wanneer de concentratie van oppervlakteactieve stoffen de kritische micellaire concentratie (CMC) overschrijdt, aggregeren oppervlakteactieve moleculen en vormen bolvormige micellen. Hierdoor dringen hydrofobe monomeren de micellen binnen. In deze bolvormige structuren komen ook in water oplosbare initiatoren terecht. Daar worden vrije radicalen vermeerderd. De micellen fungeren als een contactpunt tussen in water oplosbare initiatoren en hydrofobe vinylmonomeren . De reactie van vorming van een polymeerketen vindt plaats tot het gebruik van alle monomeerdruppeltjes gesuspendeerd of opgelost in water, wat leidt tot de bereiding van polyvinylchloride (PVC-E). De verkregen verbinding wordt gevormd uit kleine korrels. Als resultaat wordt het gebruikt bij de productie van, maar niet beperkt tot, pasta’s, omdat ze niet snel zwellen in weekmakers.

Belang van emulsiepolymerisatie voor de industrie

Emulsiepolymerisatie is een proces dat veel wordt gebruikt op industrieel en academisch niveau, en het belang ervan wordt nog steeds vergroot. Polymeren geproduceerd met behulp van de emulsiepolymerisatiemethode kunnen worden onderverdeeld in elastomeren (nitrilrubber, acrylrubber, polybutadieen), technische polymeren (PVC, polystyreen, PMMA) en emulsies (polyvinylacetaat, polyacryllatex, styreen-butadieenlatex). Deze producten worden in bijna alle takken van industrie toegepast. Vinylpolymeren (CH2=CH-) worden bijvoorbeeld algemeen gebruikt als synthetische rubbers, thermoplasten, coatings, kleefstoffen, bindmiddelen, reologiemodificatoren en plastic pigmenten. Hun voordelen omvatten een hoge reactiesnelheid, procesveiligheid, hoog molecuulgewicht van het geproduceerde polymeer en continuïteit van het proces. Hun nadeel is echter de moeilijke verwijdering van alle resten van de emulgator of andere additieven.

Voorgestelde producten die emulsiepolymerisatie ondersteunen

Tijdens de eerste helft van 2020 introduceerde PCC Group volgende producten voor emulsiepolymerisatie. Het productgamma werd uitgebreid met bijkomende anionische oppervlakte-actieve stoffen, zoals Sulforokanol L430/1, SULFOROKAnol® L725/1 en SULFOROKAnol® L1230/1 , met uitstekende emulgerende en stabiliserende eigenschappen. Ze worden gebruikt voor de productie van styreen-acryl-, acryl- en vinyldispersies. Bovendien bestaat het portfolio van PCC Group uit dispergeermiddelen (R, RP, SBRP) bestemd voor de productie van styreen-butadieenrubbers als ondersteuningsmiddel. Ze zijn compatibel met andere chemische verbindingen die worden gebruikt bij emulsiepolymerisatie, zoals emulgatoren of stabilisatoren. Door het lage vochtgehalte en het lage stortgewicht kunnen ze de transport- en opslagkosten verlagen.