Polimerizzazione in emulsione

La polimerizzazione in emulsione è un metodo tecnologico di polimerizzazione. Questo processo viene utilizzato anche per produrre dispersioni polimeriche, chiamate anche lattice. Questi prodotti sono ampiamente utilizzati, come per adesivi, vernici a base d’acqua, rivestimenti per legno, gomme, sigillanti o tessuti non tessuti. Esistono diverse varianti del processo di polimerizzazione in emulsione. Uno di questi è il processo batch, in cui viene avviata la reazione a condizione che tutte le porzioni di reagente siano nel reattore. Un altro è il processo semicontinuo, in cui all’inizio solo una parte dei reagenti viene posta nel reattore, mentre il resto viene erogato in porzioni controllate durante il processo. La polimerizzazione in emulsione è un metodo comunemente noto e applicato nell’industria delle materie plastiche . Per questo il Gruppo PCC offre un’ampia gamma di prodotti dedicati a questa tecnologia. Comprende, ad esempio, dispersori , emulsionanti , co-emulsionanti e altri additivi.

Polimerizzazione in emulsione: dai monomeri ai polimeri o come vengono prodotte le materie plastiche

Avrai sicuramente sentito parlare di questo gruppo di prodotti molte volte. Inoltre, li usi ogni giorno in molti campi diversi. La plastica è diventata uno dei gruppi di prodotti più diversificati. Sono stati ampiamente applicati nella produzione di imballaggi, nei trasporti, nella medicina, nelle famiglie e in molti altri campi. Hai mai pensato a qual è il significato del loro nome? Quali composti chimici possono essere inclusi in questo gruppo? Una delle prime plastiche fu il cloruro di polivinile, abbreviato in PVC . Attualmente è al secondo posto quando classificato come frequenza di applicazione come parte di questo gruppo di materiali.

Cloruro di polivinile – una sostanza versatile

Il cloruro di polivinile ha guadagnato la sua popolarità grazie alle proprietà che dipendono dalla sua forma. Sono disponibili due tipi di PVC: non plastificato (duro) e plastificato (morbido). Il primo ha buone proprietà isolanti ed è resistente alla corrosione, agli agenti chimici, al fuoco e alle condizioni atmosferiche . È inoltre resistente a fattori meccanici, come tensione o schiacciamento. Viene utilizzato nell’edilizia e nell’industria medica, nonché per la produzione di tubi o contenitori per fognature e scarichi. Il PVC morbido, d’altra parte, è un materiale altamente flessibile. Nonostante la sua flessibilità, è caratterizzato da un’elevata resistenza ai danni meccanici e alle condizioni atmosferiche , e può essere sagomato a temperature inferiori rispetto al PVC rigido. Viene utilizzato come isolante per cavi nell’industria elettrica. Alcune delle sue applicazioni riguardano l’industria dell’abbigliamento e quella automobilistica, e per la produzione di fodere, fogli di plastica dpc e imballaggi. Queste sono solo alcune delle numerose applicazioni di entrambi i tipi di PVC. Allora da cosa dipendono le proprietà fisiche finali del PVC? La fase decisiva è la scelta del tipo di polimerizzazione del cloruro di polivinile. Può essere ottenuto mediante polimerizzazione in emulsione, polimerizzazione in sospensione o polimerizzazione in massa. In questo caso ci concentreremo sulla polimerizzazione in emulsione.

Qualche parola sulla polimerizzazione in emulsione

La polimerizzazione in emulsione è un metodo di polimerizzazione di un monomero in un mezzo di dispersione, che nella maggior parte dei casi è acqua. Consiste nell’emulsione di monomeri idrofobici mediante un emulsionante, come l’olio in acqua. Quindi viene avviata una reazione con un iniziatore solubile in acqua o un iniziatore solubile in olio con uno stabilizzante. Gli agenti emulsionanti sono tensioattivi , garantendo la stabilità dell’emulsione monomerica iniziale e la conseguente dispersione del polimero.

Per creare una dispersione, è comune utilizzare vari additivi, chiamati agenti disperdenti, per supportare il processo .

I tensioattivi anionici sono le sostanze più comunemente utilizzate durante la polimerizzazione in emulsione. Questo è un processo relativamente complesso in quanto la crescita e la stabilizzazione delle molecole polimeriche sono controllate da meccanismi di polimerizzazione radicalica in combinazione con vari fenomeni colloidali.

Preparazione del cloruro di polivinile mediante polimerizzazione in emulsione

Quando la concentrazione di tensioattivo supera la concentrazione micellare critica (CMC), le molecole di tensioattivo si aggregano e formano micelle sferiche. Di conseguenza, i monomeri idrofobici penetrano nelle micelle. Anche gli iniziatori idrosolubili entrano in queste strutture sferiche. I radicali liberi vengono propagati lì. Le micelle fungono da punto di contatto tra iniziatori idrosolubili e monomeri vinilici idrofobici . La reazione di formazione di una catena polimerica avviene fino all’utilizzo di tutte le goccioline di monomero sospese o disciolte in acqua, che porta alla preparazione del cloruro di polivinile (PVC-E). Il composto ottenuto è formato da grani di piccole dimensioni. Di conseguenza viene utilizzato nella produzione di, ma non limitato a, paste in quanto non sono soggette a rapido rigonfiamento negli agenti ammorbidenti.

Importanza della polimerizzazione in emulsione per l’industria

La polimerizzazione in emulsione è un processo ampiamente utilizzato a livello industriale e accademico e la sua importanza è ancora in aumento. I polimeri prodotti con il metodo della polimerizzazione in emulsione possono essere suddivisi in elastomeri (gomma nitrilica, gomma acrilica, polibutadiene), tecnopolimeri (PVC, polistirene, PMMA) ed emulsioni (polivinilacetato, lattice poliacrilico, lattice stirene-butadiene). Questi prodotti sono utilizzati in quasi tutti i rami dell’industria. Ad esempio, i polimeri vinilici (CH2=CH-) sono comunemente usati come gomme sintetiche, termoplastici, rivestimenti, adesivi, leganti, modificatori di reologia e pigmenti plastici. I loro vantaggi includono velocità di reazione rapida, sicurezza del processo, alto peso molecolare del polimero prodotto e continuità del processo. Il loro inconveniente è però la difficile rimozione di tutti i residui dell’emulsionante o di altri additivi.

Prodotti consigliati a supporto della polimerizzazione in emulsione

Durante la prima metà del 2020, il Gruppo PCC ha introdotto i successivi prodotti dedicati alla polimerizzazione in emulsione. La gamma dei prodotti è stata ampliata con ulteriori tensioattivi anionici, quali Sulforokanol L430/1, SULFOROKAnol® L725/1 e SULFOROKAnol® L1230/1 , con ottime proprietà emulsionanti e stabilizzanti. Sono utilizzati per la produzione di dispersioni stirolo-acriliche, acriliche e viniliche. Inoltre il portafoglio di PCC Group è costituito da agenti disperdenti (R, RP, SBRP) destinati alla produzione di gomme stirene-butadiene come agenti di supporto. Sono compatibili con altri composti chimici utilizzati nella polimerizzazione in emulsione, come emulsionanti o stabilizzanti. Grazie al basso contenuto di umidità e alla bassa densità apparente, consentono di ridurre i costi di trasporto e stoccaggio.