Емульсійна полімеризація

Пластмаси — це матеріали, які складаються з синтетичних або напівсинтетичних органічних сполук, з яких можна формувати предмети різної форми. Зазвичай це органічні полімери з високою молекулярною масою, які містять низку інших речовин, які називаються добавками, які призначені для зміни технологічних та робочих властивостей.

Полімеризація – це реакція, що складається з низькомолекулярних хімічних сполук (мономерів) або суміші цих типів сполук, які реагують одна з одною, поки їх функціональні групи не вичерпаються. Ця реакція призводить до утворення частинок зі значно більшою масою порівняно з субстратами, які називаються полімерами.

Емульсійна полімеризація — технологічний спосіб полімеризації. Цей процес також використовується для виробництва полімерних дисперсій, також відомих як латекс. Ці продукти широко використовуються, наприклад, для клеїв, фарб на водній основі, дерев’яних покриттів, гуми, герметиків або нетканих матеріалів. Існує кілька варіантів процесу емульсійної полімеризації. Одним з них є періодичний процес, при якому реакція ініціюється за умови, що всі порції реагенту знаходяться в реакторі. Іншим є напівбезперервний процес, у якому на початку лише деякі реагенти поміщаються в реактор, а решта розподіляється контрольованими порціями під час процесу. Емульсійна полімеризація є загальновідомим і застосовуваним методом у промисловості пластмас . Ось чому PCC Group пропонує широкий асортимент продуктів, присвячених цій технології. Він включає, наприклад, диспергатори , емульгатори , коемульгатори та інші добавки.

Емульсійна полімеризація — від мономерів до полімерів, або як виготовляють пластмаси

Ви, напевно, неодноразово чули про цю групу продуктів. Більше того, ви використовуєте їх щодня в різних сферах. Пластмаси стали однією з найбільш різноманітних груп товарів. Вони широко застосовуються у виробництві упаковки, транспорті, медицині, домашньому господарстві та багатьох інших галузях. Ви коли-небудь замислювалися над значенням їх імені? Які хімічні сполуки можна віднести до цієї групи? Одним із перших пластмас був полівінілхлорид, скорочено ПВХ . Наразі він посідає друге місце за частотою застосування в цій групі матеріалів.

Полівінілхлорид – речовина універсальна

Свою популярність полівінілхлорид отримав завдяки властивостям, які залежать від його форми. Існує два види ПВХ: непластифікований (твердий) і пластифікований (м’який). Перший має добрі ізоляційні властивості та стійкий до корозії, хімічних речовин, вогню та погодних умов . Він також стійкий до механічних факторів, таких як натяг або здавлювання. Використовується в будівельній та медичній промисловості, а також для виготовлення каналізаційних і дренажних труб або ємностей. З іншого боку, м’який ПВХ — дуже гнучкий матеріал. Незважаючи на свою гнучкість, він характеризується високою стійкістю до механічних пошкоджень і погодних умов , і його можна формувати при більш низьких температурах, ніж твердий ПВХ. Використовується як ізолятор кабелю в електротехнічній промисловості. Деякі з його застосувань стосуються швейної та автомобільної промисловості, а також для виробництва підкладок, пластикових листів DPC та упаковки. Це лише деякі з багатьох застосувань обох типів ПВХ. Тоді від чого ж залежать кінцеві фізичні властивості ПВХ? Вирішальним етапом є вибір типу полімеризації полівінілхлориду. Його можна отримати шляхом емульсійної полімеризації , суспензійної полімеризації або масової полімеризації. У цьому випадку ми зосередимося на емульсійній полімеризації.

Кілька слів про емульсійну полімеризацію

Емульсійна полімеризація – це спосіб полімеризації мономеру в дисперсійному середовищі, яким в більшості випадків є вода. Він полягає в емульгуванні гідрофобних мономерів за допомогою емульгатора, наприклад, масла у воді. Потім реакцію ініціюють за допомогою водорозчинного ініціатора або маслорозчинного ініціатора зі стабілізатором. Емульгатори — поверхнево-активні речовини, що забезпечують стабільність вихідної мономерної емульсії та отриманої полімерної дисперсії.

Щоб створити дисперсію, зазвичай використовують різні добавки, які називаються диспергуючими агентами, для підтримки процесу .

Аніонні поверхнево-активні речовини є речовинами, які найчастіше використовуються під час емульсійної полімеризації. Це відносно складний процес, оскільки ріст і стабілізація полімерних молекул контролюються механізмами вільнорадикальної полімеризації в поєднанні з різними колоїдними явищами.

Одержання полівінілхлориду методом емульсійної полімеризації

Коли концентрація ПАР перевищує критичну міцелярну концентрацію (ККМ), молекули ПАР агрегують і утворюють сферичні міцели. Як наслідок, гідрофобні мономери проникають у міцели. У ці сферичні структури також потрапляють водорозчинні ініціатори. Там розмножуються вільні радикали. Міцели діють як точка контакту між водорозчинними ініціаторами та гідрофобними вініловими мономерами . Реакція утворення полімерного ланцюга відбувається до утилізації всіх крапель мономеру, зважених або розчинених у воді, що призводить до отримання полівінілхлориду (ПВХ-Е). Отримана суміш утворена зернами дрібного розміру. В результаті його використовують у виробництві, але не обмежуючись цим, паст, оскільки вони не схильні до швидкого набухання в пом’якшувачах.

Значення емульсійної полімеризації для промисловості

Емульсійна полімеризація – це процес, який широко використовується в промисловості та академічному рівні, і його значення все ще зростає. Полімери, отримані методом емульсійної полімеризації, можна розділити на еластомери (нітрильний каучук, акриловий каучук, полібутадієн), технічні полімери (ПВХ, полістирол, ПММА) і емульсії (полівінілацетат, поліакриловий латекс, стирол-бутадієновий латекс). Ці вироби використовуються практично у всіх галузях промисловості. Наприклад, вінілові полімери (CH2=CH-) зазвичай використовуються як синтетичні каучуки, термопласти, покриття, адгезиви, сполучні речовини, модифікатори реології та пігменти для пластику. Їхні переваги включають швидку швидкість реакції, безпеку процесу, високу молекулярну масу отриманого полімеру та безперервність процесу. Однак їх недоліком є важке видалення всіх залишків емульгатора або інших добавок.