Che cos'è la polimerizzazione in emulsione?
La polimerizzazione in emulsione è un processo per la creazione di polimeri o gruppi collegati di catene chimiche più piccole chiamate monomeri, in una soluzione acquosa. Il processo viene comunemente utilizzato per creare vernici, adesivi e rivestimenti a base d'acqua dove l'acqua rimane con il polimero e viene venduta come prodotto liquido. Un'emulsione è una miscela stabile di goccioline di monomero o polimero molto piccole sospese nella fase acquosa. Un esempio di emulsione stabile è la lozione liquida per le mani, che contiene diversi prodotti chimici miscelati in acqua ma non reagisce con esso.
Molte materie plastiche e alcuni composti di gomma sono molecole polimerizzate. Le piccole catene di monomeri vengono miscelate con sostanze chimiche diverse che avviano la reazione, controllano le dimensioni delle catene polimeriche che si formano e mantengono stabile la miscela. I prodotti chimici che controllano o avviano la reazione sono iniziatori, quelli che controllano le catene polimeriche sono modificatori ed emulsionanti mantengono la miscela come emulsione stabile.
Si verifica una reazione di polimerizzazione dell'emulsione in acqua e il monomero può avere poca o nessuna solubilità in acqua, il che significa che rimane separato e non si dissolve. Quando le sostanze chimiche vengono mescolate bene, le piccole goccioline di monomero si diffondono uniformemente durante la fase acquosa e rimangono così a causa dell'azione dell'emulsionante. Iniziano a formarsi goccioline molto piccole di monomero, note come micelle, e sono circondate dalle molecole dell'iniziatore e del modificatore. Ogni catena di monomeri inizia a collegarsi ad altri all'interno della micella, fino a quando il monomero non scompare.
La lunghezza della catena polimerica influirà sia sulle proprietà della soluzione acquosa, sia su qualsiasi film secco creato da essa. I produttori controllano queste proprietà variando le quantità di iniziatore e modificatori, nonché le temperature durante la reazione. L'obiettivo di una polimerizzazione in emulsione è quello di creare una vernice o un adesivo che mantenga le sue proprietà nel tempo ed sia facile da maneggiare. Una reazione eccessiva può creare emulsioni molto spesse e viscose che possono avere usi industriali ma non sono accolte dai consumatori.
La maggior parte dei prodotti finali sono venduti come soluzioni a base d'acqua. La preoccupazione per i rischi ambientali e per la salute dei solventi ha portato a una crescita dei prodotti derivanti dalla polimerizzazione in emulsione nel 21 ° secolo. Una volta applicato come rivestimento, il polimero si asciuga e polimerizza e l'acqua evapora come vapore sicuro per l'ambiente. Il polimero reagito può anche essere essiccato a spruzzo o in alcuni casi filtrato fuori dall'acqua, ma questo è meno comune. Altri tipi di reazioni chimiche possono produrre il prodotto secco più facilmente rispetto a un'emulsione acquosa.
I prodotti chimici in gomma sintetica o artificiale possono anche essere prodotti in sistemi di polimerizzazione in emulsione. Lo stirene-butadiene e la gomma nitrilica sono due comuni gomme sintetiche prodotte dalla chimica dell'emulsione. La trasformazione di questi prodotti in un solido secco richiede ulteriori passaggi di lavaggio e asciugatura per rimuovere gli iniziatori o altri prodotti chimici. Questi materiali possono eventualmente degradare la gomma se non rimossi.