Hvad er emulsionspolymerisation?
Emulsionspolymerisation er en proces til at skabe polymerer eller sammenkoblede grupper af mindre kemiske kæder kaldet monomerer i en vandopløsning. Processen bruges ofte til at skabe vandbaserede malinger, klæbemidler og belægninger, hvor vandet forbliver hos polymeren og sælges som et flydende produkt. En emulsion er en stabil blanding af meget små dråber af monomeren eller polymeren suspenderet i vandfasen. Et eksempel på en stabil emulsion er flydende håndlotion, der indeholder flere forskellige kemikalier blandet i vand, men ikke reagerer med den.
Mange plastmaterialer og nogle gummiforbindelser er polymeriserede molekyler. Små monomerkæder blandes med forskellige kemikalier, der starter reaktionen, kontrollerer størrelsen på de polymerkæder, der dannes, og holder blandingen stabil. Kemikalier, der kontrollerer eller starter reaktionen, er initiatorer, dem, der kontrollerer polymerkæderne, er modificeringsmidler, og emulgatorer holder blandingen som en stabil emulsion.
En emulsionspolymerisationsreaktion finder sted i vand, og monomeren kan have ringe eller ingen opløselighed i vand, hvilket betyder, at den forbliver separat og ikke opløses. Når kemikalierne blandes godt, spredes de små dråber af monomer jævnt over vandfasen og forbliver på den måde på grund af emulgatorens virkning. Meget små dråber af monomer begynder at dannes, kendt som miceller, og er omgivet af initiatoren og modificeringsmolekylerne. Hver monomerkæde begynder at linke til andre inde i micellen, indtil monomeren er væk.
Polymerkædelængden vil påvirke både egenskaberne af vandopløsningen og enhver tørfilm, der er oprettet derfra. Producenter kontrollerer disse egenskaber ved at variere mængderne af initiator og modificeringsmidler samt temperaturer under reaktionen. Målet med en emulsionspolymerisation er at skabe en maling eller klæbemiddel, der opretholder dens egenskaber over tid og er let at håndtere. Overreaktion kan skabe meget tykke, tyktflydende emulsioner, der kan have industriel anvendelse, men som ikke er velkomne af forbrugerne.
De fleste slutprodukter sælges som vandbaserede løsninger. Bekymring for miljø- og sundhedsfarer ved opløsningsmidler førte til en vækst af produkter fra emulsionspolymerisation i det 21. århundrede. Når den først er påført som en coating, tørrer og hærder polymeren, og vandet fordamper som en miljøsikker damp. Den omsatte polymer kan også spraytørres eller i nogle tilfælde filtreres ud af vandet, men dette er mindre almindeligt. Andre typer kemiske reaktioner kan producere tørt produkt lettere end fra en vandemulsion.
Syntetiske eller kunstige gummikemikalier kan også fremstilles i emulsionspolymerisationssystemer. Styren-butadien og nitrilgummi er to almindelige syntetiske gummier produceret fra emulsionskemi. Forarbejdning af disse produkter til et tørt fast stof kræver yderligere trin til vask og tørring for at fjerne initiatorerne eller andre kemikalier. Disse materialer kan til sidst nedbryde gummien, hvis den ikke fjernes.