Технология полимеров
жүктеу/скачать 7 Mb. Pdf көрінісі
|
| Полимеризация в эмульсии.
Промышленное получение водных дисперсий полимеров осуществляется методом эмульсионной полиме- ризации, являющейся одним из видов свободнорадикальной полиме- ризации. Для проведения полимеризации диспергируют мономер в водной фазе в виде эмульсии в присутствии эмульгаторов или ПАВ, защитных коллоидов (для стабилизации размеров частиц) и буферных растворов (для постоянства рН среды). В качестве ПАВ используют анионные, катионные и неионные соединения. Эмульгаторы приме- няют для снижения поверхностного натяжения на границе раздела мо- номер – вода и облегчения эмульгирования мономера в воде. 26 Образующаяся эмульсия содержит разные частицы (рис. 1): мо- лекулярный раствор эмульгатора в воде (1) – непрерывная фаза, в нем диспергированы мономерные капли (5), латексные частицы с мономе- ром и полимерными цепями (6) и пустые мицеллы (2), мицеллы с мо- номером (3) и мицеллы с растущей цепью (4). Если мономер частично растворим в воде, то водный раствор эмульгатора содержит и молеку- лярно-растворимый мономер: Рис. 1. Схематическое изображение различных частиц при эмульси- онной полимеризации: 1 ‒ раствор эмульгатора в воде; 2 ‒ пустая ми- целла; 3 ‒ мицелла с мономером; 4 ‒ мицелла с растущей цепью; 5 ‒ капля мономера; 6 ‒ латексная частица с мономером и полимер- ными цепями В эмульсионной полимеризации используют водорастворимые инициаторы (персульфаты, гидропероксиды, редокс-системы). Моно- мер в воде нерастворим, и молекулы инициатора не попадают в капли мономера. Полимеризация начинается на поверхности мицелл, где содер- жится инициатор, и постепенно переходит внутрь мицелл. В ходе ре- акции мономер внутри мицелл расходуется и дополнительно вводится в мицеллы из капель мономера. Полимерная цепь растёт до тех пор, пока в мицеллу не попадёт другой радикал и не оборвёт цепь. По мере образования полимера макромолекулы агломерируют между собой в более крупные частицы, которые окружаются слоем эмульгатора. На некоторой стадии реакции весь эмульгатор переходит из ми- целл в слой, адсорбированный на поверхности полимерных частиц. 27 Мономер продолжает поступать из мономерных капель в набухшие полимерные частицы. По окончании полимеризации образуются мел- кие частицы полимера, стабилизированные слоем эмульгатора и рав- номерно распределенные в водной фазе. Эту дисперсию называют ла- тексом. Латекс используют как готовый продукт (в качестве адгезивов, красок), либо из латекса выделяют полимер путём разрушения эмуль- сии добавками электролитов, или высушиванием, или вымораживани- ем. Механизм эмульсионной полимеризации сложен и зависит от растворимости мономера в воде, инициатора в воде и мономере, от соотношения мономера и воды, эмульгатора и воды, типа эмульгатора и др. В отличие от полимеризации в растворе в результате эмульсион- ной полимеризации получают макромолекулы полимера, содержащие- ся внутри латексных частиц, равномерно распределенных в водной фазе. Таким образом, молекулярная масса полимера не влияет на вяз- кость получаемых продуктов, что позволяет применять в качестве пленкообразователей для ЛКМ высокомолекулярные полимеры (с мо- лекулярной массой более 106), которые невозможно использовать в виде растворов из-за их очень высокой вязкости. Достоинствами эмульсионной полимеризации являются: легкость регулирования теплосъёма; высокая скорость процесса и образование полимера с высо- кой ММ; продукт эмульсионной полимеризации – латекс использует- ся как готовый продукт, что исключает стадию выделения полимера из реакционной массы; возможно получение высокомолекулярных латексов, имею- щих малую вязкость, что облегчает его перемешивание и транспорти- ровку. Недостатками эмульсионной полимеризации являются: неизбежность загрязнения полимера остатками эмульгатора и другими ингредиентами системы: трудность удаления эмульгаторов из сточных вод; в тех случаях, когда целевым продуктом не является латекс, необходима дополнительная операция выделения полимера. жүктеу/скачать 7 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|