Эмульсионная полимеризация – один из технологических способов полимеризации. Этот процесс используется для получения полимерных дисперсий, также известных как латексы. Эти продукты широко используются, среди прочего в клеях, красках на водной основе, покрытиях для дерева, каучуках, герметиках и нетканых материалах.

Можно выделить несколько разновидностей процесса эмульсионной полимеризации. Одним из них является периодический процесс, в котором реакция инициируется при условии, что все порции реагентов присутствуют в реакторе. Второй тип представляет собой полунепрерывный процесс, когда вначале только некоторые из реагентов помещаются в реактор, а остальные дозируются контролируемыми порциями во время текущего процесса.

Эмульсионная полимеризация – широко известный и используемый метод в индустрии пластмасс. Вот почему Группа PCC предлагает целый ряд продуктов, предназначенных для этой технологии. Среди них можно найти диспергаторы, эмульгаторы, соэмульгаторы и другие добавки.

Эмульсионная полимеризация – от мономера до полимера или как производят пластмассы

Об этой группе продуктов вы наверняка слышали не раз. Более того, вы используете их каждый день во многих сферах жизни. Пластмассы, обычно называемые пластиком, стали одной из самых разнообразных групп продуктов. Они нашли универсальное применение как в производстве упаковки, транспорте, медицине, домашнем хозяйстве, так и во многих отраслях промышленности. Задумывались ли вы когда-либо о том, что скрывается за их названием? Какие химические соединения можно отнести к этой группе? Одним из первых представителей пластмасс был поливинилхлорид, также известный как ПВХ. В настоящее время он занимает второе место по распространенности применения в этой группе материалов.

Поливинилхлорид – универсальное вещество

Популярность поливинилхлорида обусловлена его свойствами, которые зависят от его агрегатного состояния. Различают непластифицированный (жесткий) и пластифицированный (мягкий) ПВХ. Первый из них характеризуется хорошими изоляционными свойствами, устойчивостью к коррозии, химическим веществам, атмосферному воздействию и огнестойкостью. Кроме того, он устойчив к механическим воздействиям, таким как растяжение и осколочное разрушение. Он используется в строительной, медицинской промышленности, производстве канализационных труб или контейнеров.

Мягкий поливинилхлорид, наоборот, является очень гибким материалом. Несмотря на это, он обладает высокой устойчивостью к механическим повреждениям и атмосферному воздействию, а также формуется при более низких температурах, чем жесткий ПВХ. Он используется в качестве изоляции кабеля в электротехнической промышленности. Его также можно использовать в швейной промышленности, автомобилестроении, при производстве ковров, строительных пленок и упаковки. И это лишь некоторые из современных областей применения обоих типов поливинилхлорида.

От чего же зависят конечные физические свойства ПВХ? Решающим этапом является способ полимеризации винилхлорида. Он может быть получен путем эмульсионной полимеризации, суспензионной полимеризации или полимеризации в массе. Сегодня мы познакомим вас с эмульсионной полимеризацией.

Несколько слов об эмульсионной полимеризации

Эмульсионная полимеризация – это метод проведения полимеризации мономера в дисперсионной среде, которой чаще всего является вода. Она заключается в эмульгировании гидрофобных мономеров с помощью эмульгатора типа «масло в воде». Реакцию инициируют водорастворимым инициатором или маслорастворимым инициатором в присутствии стабилизатора. Эмульгаторы – это поверхностно-активные вещества, которые обеспечивают стабильность исходной мономерной эмульсии и образующейся полимерной дисперсии.

Образованию дисперсии часто способствуют различные добавки, называемые диспергаторами.

При эмульсионной полимеризации чаще всего используются анионные поверхностно-активные вещества. Это довольно сложный процесс, поскольку рост и стабилизация полимерных частиц контролируются механизмами свободнорадикальной полимеризации в сочетании с различными явлениями коллоидных систем.

Получение поливинилхлорида методом эмульсионной полимеризации

Когда концентрация ПАВ превышает критическую концентрацию мицеллобразования (ККМ), молекулы ПАВ агрегируют в виде сферических мицелл. Следствием этого явления является проникновение гидрофобных мономеров внутрь мицелл. Водорастворимые инициаторы также попадают внутрь сферических структур. Там происходит рост числа свободных радикалов. Мицеллы служат местом встречи водорастворимых инициаторов и гидрофобных виниловых мономеров. Реакция образования полимерной цепи продолжается до тех пор, пока не будут израсходованы все капли мономера, взвешенные в воде или растворенные в ней, что приводит к образованию поливинилхлорида (ПВХ-Э). Полученное соединение состоит из мелких зерен. Это позволяет использовать его, в частности, для изготовления паст, поскольку они не разбухают быстро в размягчителях.

Промышленное значение эмульсионной полимеризации

Эмульсионная полимеризация – это процесс, имеющий множество применений в промышленных и научных масштабах, и его значение продолжает расти. Полимеры, полученные методом эмульсионной полимеризации, можно разделить на эластомеры (нитрильный каучук, акриловый каучук, полибутадиен), инженерные полимеры (ПВХ, полистирол, ПММА) и эмульсии (поливинилацетат, полиакриловый каучук, стирол-бутадиеновый латекс). Эти продукты используются практически во всех отраслях промышленности. Например, виниловые мономеры со структурой (CH2=CH -) широко используются в качестве синтетических каучуков, термопластов, покрытий, клеев, связующих веществ, реологических модификаторов или пигментов для пластмассы. Его преимуществами являются высокая скорость реакции, безопасность процесса, высокомолекулярная масса изготовленного полимера и непрерывность процесса. С другой стороны, недостатком являются трудности в удалении всех остатков эмульгатора или других добавок.

Предложения продуктов, поддерживающих эмульсионную полимеризацию

В первой половине 2020 года Группа PCC представила новые продукты, предназначенные для эмульсионной полимеризации. Предложение было расширено дополнительными анионными поверхностно-активными веществами, такими как Sulforokanol L430/1, SULFOROKAnol® L725/1, SULFOROKAnol® L1230/1 с превосходными эмульгирующими и стабилизирующими свойствами. Они предназначены для производства стирол-акриловых, акриловых и виниловых дисперсий. Кроме того, Группа PCC предлагает диспергаторы (R, RP, SBRP), которые предназначены для производства стирол-бутадиеновых каучуков в качестве вспомогательных веществ. Они совместимы с другими химическими веществами, используемыми при эмульсионной полимеризации, такими как эмульгаторы или стабилизаторы. Благодаря низкому содержанию влаги и небольшой насыпной плотности они позволяют снизить затраты, связанные с транспортировкой и хранением.