Emulzná polymerizácia je technologický spôsob polymerizácie. Tento proces sa používa aj na výrobu polymérnych disperzií, označovaných aj ako latex. Tieto produkty sú široko používané, napríklad na lepidlá, vodou riediteľné farby, nátery na drevo, gumy, tmely alebo netkané textílie. Existuje niekoľko variantov procesu emulznej polymerizácie. Jedným z nich je vsádzkový proces, pri ktorom sa reakcia iniciuje za predpokladu, že všetky časti činidla sú v reaktore. Iný je semikontinuálny proces, pri ktorom sa na začiatku do reaktora umiestňujú len niektoré činidlá, pričom zvyšok sa dávkuje v kontrolovaných častiach počas procesu. Emulzná polymerizácia je všeobecne známa a používaná metóda v priemysle plastov . To je dôvod, prečo PCC Group poskytuje širokú škálu produktov určených pre túto technológiu. Zahŕňa napríklad dispergátory , emulgátory , koemulgátory a ďalšie prísady.

Emulzná polymerizácia — od monomérov k polymérom alebo ako sa vyrábajú plasty

O tejto skupine produktov ste už určite veľakrát počuli. A čo viac, používate ich každý deň v mnohých rôznych oblastiach. Plasty sa stali jednou z najrozmanitejších skupín produktov. Široké uplatnenie našli vo výrobe obalov, doprave, medicíne, domácnostiach a mnohých ďalších oblastiach. Zamysleli ste sa niekedy nad významom ich mena? Aké chemické zlúčeniny možno zaradiť do tejto skupiny? Jedným z prvých plastov bol polyvinylchlorid, skrátene PVC . V súčasnosti je na druhom mieste, pokiaľ ide o frekvenciu použitia ako súčasť tejto skupiny materiálov.

Polyvinylchlorid – všestranná látka

Polyvinylchlorid získal svoju popularitu vďaka vlastnostiam, ktoré závisia od jeho formy. Dostupné sú dva typy PVC: nemäkčené (tvrdé) a mäkčené (mäkké). Prvý z nich má dobré izolačné vlastnosti a je odolný voči korózii, chemikáliám, ohňu a poveternostným vplyvom . Je tiež odolný voči mechanickým faktorom, ako je napätie alebo rozdrvenie. Používa sa v stavebnom a medicínskom priemysle, ako aj na výrobu kanalizačných a odtokových potrubí alebo nádob. Mäkké PVC je na druhej strane vysoko flexibilný materiál. Napriek svojej pružnosti sa vyznačuje vysokou odolnosťou proti mechanickému poškodeniu a poveternostným vplyvom a dá sa tvarovať pri nižších teplotách ako tvrdé PVC. Používa sa ako káblový izolátor v elektrotechnickom priemysle. Niektoré z jeho aplikácií sa zaoberajú odevným a automobilovým priemyslom a výrobou výsteliek, plastových dpc fólií a obalov. Toto je len niekoľko z mnohých aplikácií oboch typov PVC. Od čoho potom závisia konečné fyzikálne vlastnosti PVC? Rozhodujúcou etapou je výber typu polymerizácie polyvinylchloridu. Môže sa získať emulznou polymerizáciou , suspenznou polymerizáciou alebo blokovou polymerizáciou. V tomto prípade sa zameriame na emulznú polymerizáciu.

Niekoľko slov o emulznej polymerizácii

Emulzná polymerizácia je spôsob polymerizácie monoméru v disperznom médiu, ktorým je vo väčšine prípadov voda. Spočíva v emulgácii hydrofóbnych monomérov pomocou emulgátora, akým je napríklad olej vo vode. Potom sa reakcia iniciuje iniciátorom rozpustným vo vode alebo iniciátorom rozpustným v oleji so stabilizátorom. Emulgačné činidlá sú povrchovo aktívne látky , ktoré zaisťujú stabilitu počiatočnej emulzie monoméru a výslednej disperzie polyméru.

Na vytvorenie disperzie sa bežne používajú rôzne prísady, nazývané dispergačné činidlá, na podporu procesu .

Aniónové povrchovo aktívne látky sú látky najčastejšie používané počas emulznej polymerizácie. Ide o pomerne zložitý proces, pretože rast a stabilizácia molekúl polymérov sú riadené mechanizmami radikálovej polymerizácie v kombinácii s rôznymi koloidnými javmi.

Príprava polyvinylchloridu emulznou polymerizáciou

Keď koncentrácia povrchovo aktívnej látky prekročí kritickú micelárnu koncentráciu (CMC), molekuly povrchovo aktívnej látky agregujú a tvoria sférické micely. V dôsledku toho hydrofóbne monoméry prenikajú do miciel. Do týchto sférických štruktúr sa dostávajú aj vo vode rozpustné iniciátory. Šíria sa tam voľné radikály. Micely pôsobia ako kontaktný bod medzi iniciátormi rozpustnými vo vode a hydrofóbnymi vinylovými monomérmi . Reakcia tvorby polymérneho reťazca prebieha až do využitia všetkých kvapiek monoméru suspendovaných alebo rozpustených vo vode, čo vedie k príprave polyvinylchloridu (PVC-E). Získaná zlúčenina je vytvorená z malých zŕn. V dôsledku toho sa používa pri výrobe, ale nie výlučne, pást, pretože nie sú náchylné na rýchle napučiavanie v zmäkčovadlách.

Význam emulznej polymerizácie pre priemysel

Emulzná polymerizácia je proces široko používaný na priemyselnej a akademickej úrovni a jeho význam sa stále zvyšuje. Polyméry vyrábané metódou emulznej polymerizácie možno rozdeliť na elastoméry (nitrilkaučuk, akrylový kaučuk, polybutadién), technické polyméry (PVC, polystyrén, PMMA) a emulzie (polyvinylacetát, polyakrylový latex, styrén-butadiénový latex). Tieto produkty sa používajú takmer vo všetkých odvetviach priemyslu. Napríklad vinylové polyméry (CH2=CH-) sa bežne používajú ako syntetické kaučuky, termoplasty, nátery, lepidlá, spojivá, modifikátory reológie a plastové pigmenty. Medzi ich výhody patrí rýchla reakčná rýchlosť, bezpečnosť procesu, vysoká molekulová hmotnosť vyrobeného polyméru a kontinuita procesu. Ich nevýhodou je však náročné odstraňovanie všetkých zvyškov emulgátora alebo iných prísad.

Odporúčané produkty podporujúce emulznú polymerizáciu

Počas prvej polovice roku 2020 predstavila skupina PCC ďalšie produkty určené na emulznú polymerizáciu. Sortiment bol rozšírený o ďalšie aniónové povrchovo aktívne látky, ako sú Sulforokanol L430/1, SULFOROKAnol® L725/1 a SULFOROKAnol® L1230/1 s vynikajúcimi emulgačnými a stabilizačnými vlastnosťami. Používajú sa na výrobu styrén-akrylátových, akrylových a vinylových disperzií. Portfólio PCC Group navyše tvoria dispergačné činidlá (R, RP, SBRP) určené na výrobu styrén-butadiénových kaučukov ako podporné činidlá. Sú kompatibilné s inými chemickými zlúčeninami používanými pri emulznej polymerizácii, ako sú emulgátory alebo stabilizátory. Vďaka nízkemu obsahu vlhkosti a nízkej objemovej hmotnosti umožňujú znížiť náklady na dopravu a skladovanie.