Co to jest polimeryzacja emulsyjna?

Polimeryzacja emulsyjna to proces tworzenia polimerów lub połączonych grup mniejszych łańcuchów chemicznych zwanych monomerami w roztworze wodnym. Proces ten jest powszechnie stosowany do tworzenia farb, klejów i powłok na bazie wody, w których woda pozostaje z polimerem i jest sprzedawana jako produkt płynny. Emulsja jest stabilną mieszaniną bardzo małych kropelek monomeru lub polimeru zawieszonych w fazie wodnej. Jednym z przykładów stabilnej emulsji jest płynny balsam do rąk, który zawiera kilka różnych substancji chemicznych zmieszanych z wodą, ale nie reagujących z nią.

Wiele tworzyw sztucznych i niektóre związki gumy są cząsteczkami spolimeryzowanymi. Małe łańcuchy monomerów miesza się z różnymi chemikaliami, które rozpoczynają reakcję, kontrolują wielkość tworzących się łańcuchów polimerowych i utrzymują stabilność mieszaniny. Substancje chemiczne, które kontrolują lub rozpoczynają reakcję, są inicjatorami, te, które kontrolują łańcuchy polimerowe, są modyfikatorami, a emulgatory utrzymują mieszaninę jako stabilną emulsję.

Reakcja polimeryzacji emulsyjnej zachodzi w wodzie, a monomer może mieć niewielką lub żadną rozpuszczalność w wodzie, co oznacza, że ​​pozostaje oddzielny i nie rozpuszcza się. Gdy chemikalia są dobrze wymieszane, małe kropelki monomeru są równomiernie rozprowadzane w fazie wodnej i pozostają takie dzięki działaniu emulgatora. Zaczyniają się tworzyć bardzo małe kropelki monomeru, znane jako micele, i są otoczone cząsteczkami inicjatora i modyfikatora. Każdy łańcuch monomeru zaczyna się łączyć z innymi wewnątrz miceli, aż do zniknięcia monomeru.

Długość łańcucha polimeru wpłynie zarówno na właściwości roztworu wodnego, jak i na powstający z niego suchy film. Producenci kontrolują te właściwości, zmieniając ilości inicjatora i modyfikatorów, a także temperatury podczas reakcji. Celem polimeryzacji emulsyjnej jest stworzenie farby lub kleju, który zachowuje swoje właściwości w czasie i jest łatwy w obsłudze. Nadreakcja może tworzyć bardzo gęste, lepkie emulsje, które mogą mieć zastosowania przemysłowe, ale nie są mile widziane przez konsumentów.

Większość produktów końcowych jest sprzedawana jako rozwiązania na bazie wody. Troska o zagrożenia środowiskowe i zdrowotne związane z rozpuszczalnikami doprowadziła do wzrostu produktów polimeryzacji emulsyjnej w XXI wieku. Po nałożeniu jako powłoka polimer wysycha i utwardza ​​się, a woda odparowuje jako para bezpieczna dla środowiska. Przereagowany polimer można również suszyć rozpyłowo lub w niektórych przypadkach odfiltrować z wody, ale jest to mniej powszechne. Inne rodzaje reakcji chemicznych mogą wytwarzać suchy produkt łatwiej niż z emulsji wodnej.

Syntetyczne lub sztuczne kauczuki chemiczne można również wytwarzać w systemach polimeryzacji emulsyjnej. Styren-butadien i kauczuk nitrylowy to dwa popularne kauczuki syntetyczne wytwarzane z chemii emulsji. Przetwarzanie tych produktów w suchą substancję stałą wymaga dodatkowych etapów mycia i suszenia w celu usunięcia inicjatorów lub innych chemikaliów. Materiały te mogą ostatecznie zniszczyć gumę, jeśli nie zostaną usunięte.