Лако-красочные материалы — производство

Эмульсионная полимеризация отличается от суспензионной несколько большей скоростью. В данном случае огромное воздействие на скорость протекания процесса и характеристики готового продукта оказывают примеси, находящиеся в мономере и эмульгаторе, растворенные в воде соли, рН среды и другие причины. Потому все реагенты подвергают кропотливой чистке, воду обессоливают на ионообменниках, а время от времени используют дистиллят. В качестве эмульгаторов употребляют разные мыла жирных кислот, канифоли и т. д. Огромное распространение получили сульфокислотные эмульгаторы, к примеру Е-30 и МК (натриевые соли консистенции алифатических сульфокислот). Не считая того, исследовательскими работами и практикой последних лет установлено, что лучшую стабильность латексов обеспечивают консистенции ионных и неионпых эмульгаторов. В качестве инициаторов используют перекисиые соединения как растворимые в аква фазе, к примеру перекись водорода и персульфат калия либо аммония, так и растворимые в мономере.

В процессе латексной полимеризации легче регулировать важные характеристики полимера, средний молекулярный вес, степень полидисперсности и разветвленности. Чем выше скорость процесса (которая определяется температурой, концентрацией зачинателя, природой и концентрацией эмульгатора и другими параметрами процесса п системы), тем выше молекулярный вес полимера.

Эмульсионная полимеризация имеет последующие достоинства перед полимеризацией в растворе:

1. проходит существенно резвее и полнее;
2. позволяет получать полимер с огромным молекулярным весом и наименьшей полидисперсностью; но высочайший молекулярный вес не всегда желателен, так как это может привести к жесткости и хрупкости пленкообразователя;
3. дает систему, комфортную для внедрения в лакокрасочной технологии, так как при высочайшем содержании пленкообразователя она имеет иизкую вязкость.

При эмульсионной полимеризации закономерности формирования полимера и всей системы определяются более сложными коллоидно-химическими процессами, в каких участвуют, как составляющие полпмеризующейся системы (мономер, зачинатель, регулятор и т. д.), так и эмульгирующие и стабилизирующие поверхностно-активные вещества. При этом в данном случае коллоидно-химический нюанс процесса становится более значимым. Так как на данный момент в качестве связывающих водподисперсных красок употребляются в большей степени дисперсии полимеров, приобретенные способами эмульсионной полимеризации, механизм этого процесса полезно разглядеть раздельно.

Механизм эмульсионной полимеризации. Эмульсионная полимеризация происходит в сложной коллоидной системе, характеристики и перевоплощения которой определяют характеристики готового продукта аква дисперсии полимера. Полимеризующаяся по эмульсионному механизму система.

Любой из обозначенных агентов может быть многокомпонентным. Это станет понятным, если коротко объяснить их роль в процессе полимеризации и обеспечения стабильности готовой дисперсии.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) служат для эмульгирования мономера и полимерных частиц. Принято систематизировать ПАВ как ионные и неионные. В свою очередь ионные ПАВ могут быть или катионо-, или анионоактивными, зависимо от того, заряд какого знака они присваивают полимерной частичке (латексной глобуле). В большинстве случаев пользуются анионными ПАВ (мыла жирных кислот либо канифоли, сульфонаты, сульфаты с алкильными либо другими не очень длинноватыми органическими цепями и т. д.), но в ближайшее время преимущество отдается консистенции ионных и неионных ПАВ (в качестве последних наибольшее распространение получили полиэтоксипроизводные алкилфенолов: ОП-7, ОП-Ю). Верно подобранная система ПАВ обеспечивает не только лишь соответственное протекание реакции полимеризации либо сополимеризации, да и кинетическую и агрегативную устойчивость готовой дисперсии.

Зачинатели и регуляторы – это вещества, которые начинают процесс полимеризации и подходящим образом его регулируют, обеспечивая получение полимера с данными качествами (молекулярным весом, степенью разветвленности и т. п.). В качестве инициаторов наибольшее распространение получили персульфаты аммония и щелочных металлов, также перекись водорода. В качестве регуляторов используют продукты, вызывающие перепое цепи, что понижает молекулярный вес полимера и предутверждает разветвление и поперечное сшивание макроцепей. Это альдегиды, меркаптаны, хлорированные углеводороды и другие органические соединения, содержащие подвижные атомы либо группы.

Для получения более постоянных не достаточно разветвленных полимеров реакцию полимеризации стремятся проводить при пониженной температуре. Но при всем этом становится очень малой скорость разложения перекисного зачинателя, потому реакция проходит очень медлительно и получаются полимеры с очень высочайшим молекулярным весом, что, обычно, неблагоприятно отражается на комплексе физико-механических черт полимера. При синтезе пленкообразователей растворного типа это не нужно к тому же поэтому, что высокополимеры обычно труднорастворимы. Чтоб ускорить эмульсионную полимеризацию в критериях низкой температуры, для генерации радикалов используют так именуемые окислительно-восстановительные системы – комбинацию восстановителя с зачинателем перекисиого типа. Примером таковой системы может служить соль двухвалентного железа и перекись водорода либо персульфат катия и тиосульфит либо бисульфит натрия.

Величина рН среды при эмульсионной полимеризации нередко играет очень существенную роль, определяя быстроту реакции, размер частиц и стабильность получаемой дисперсии, так как растворимость в воде и склонность к мицеллообразованию ионных ПАВ приемущественно и определяются величиной рН. Для регулирования этого параметра употребляются буферные системы типа фосфатов, цитратов, ацетатов и т. п.

Если после получения латекс нужно продолжительно хранить (а при изготовлении воднодисперсных красок это безизбежно), в него вводят антиоксидант (к примеру, неозон Д, П-23).

В 1946 был предложен механизм эмульсионной полимеризации. На первой стадии эмульсионной полимеризации образуются капельки мопомера размером ~1 мк, а лишний эмульгатор, в качестве которого в большинстве случаев употребляют мыла жирных кислот, образует мицеллы поперечником 40-100 А, состоящие из 10-ов и даже сотен молекул эмульгатора. Мономер из капель перебегает в мицеллы (солюбилизируется), после этого интенсивность смешивания уже не играет таковой исключительной роли, как при суспензионной полимеризации. В качестве инициаторов (либо инициирующих систем) при эмульсионной полимеризации используют водорастворимые продукты (персульфат калия либо аммония, перекись водорода и т. д.), потому свободные радикалы появляются в аква фазе, а реакция полимеризации инициируется в конкретной близости от мицелл. Рост цепи происходит снутри мицелл, при этом капли мономера процессом полимеризации фактически не затрагиваются; но они служат резервом, из которого мономер поступает в ми­целлы для продолжения полимеризации. Чем больше мицелл появляется в полимеризующейся системе, тем выше скорость процесса. По мере полимеризации мицеллы разрушаются и преобразуются в глобулы полимера, на которых сорбираются молекулы мыла.

Приобретенные таким макаром синтетические латексы обычно имеют размер частиц менее 1000 А (обычно 500-900 А), но содержат до 5% эмульгатора и других добавок. В то же время они существенно более размеренны, чем дисперсии полимеров, приобретенные методом суспензионной полимеризации.