Что такое эмульсионная полимеризация?

Эмульсионная полимеризация - это процесс создания полимеров или связанных групп более мелких химических цепей, называемых мономерами, в водном растворе. Этот процесс обычно используется для создания красок, клеев и покрытий на водной основе, где вода остается с полимером и продается в виде жидкого продукта. Эмульсия представляет собой стабильную смесь очень маленьких капель мономера или полимера, суспендированных в водной фазе. Одним из примеров стабильной эмульсии является жидкий лосьон для рук, который содержит несколько различных химических веществ, смешанных в воде, но не реагирующих с ней.

Многие пластмассы и некоторые резиновые смеси являются полимеризованными молекулами. Маленькие цепочки мономеров смешивают с различными химическими веществами, которые запускают реакцию, контролируют размер образующихся полимерных цепей и поддерживают стабильность смеси. Химические вещества, которые контролируют или запускают реакцию, являются инициаторами, те, которые контролируют полимерные цепи, являются модификаторами, а эмульгаторы сохраняют смесь в виде стабильной эмульсии.

Реакция эмульсионной полимеризации происходит в воде, и мономер может иметь небольшую растворимость или не раствориться в воде, что означает, что он остается отдельным и не растворяется. Когда химические вещества хорошо перемешаны, маленькие капли мономера равномерно распределяются по всей водной фазе и остаются такими благодаря действию эмульгатора. Очень маленькие капли мономера начинают образовываться, известные как мицеллы, и окружены молекулами инициатора и модификатора. Каждая цепь мономера начинает связываться с другими внутри мицеллы, пока мономер не исчезнет.

Длина полимерной цепи будет влиять как на свойства водного раствора, так и на любую сухую пленку, созданную из него. Производители контролируют эти свойства, изменяя количество инициатора и модификаторов, а также температуру во время реакции. Целью эмульсионной полимеризации является создание краски или клея, которые сохраняют свои свойства с течением времени и просты в обращении. Чрезмерная реакция может привести к образованию очень густых вязких эмульсий, которые могут иметь промышленное применение, но не приветствуются потребителями.

Большинство конечных продуктов продаются в виде водных растворов. Обеспокоенность по поводу опасности растворителей для окружающей среды и здоровья привела к росту продуктов эмульсионной полимеризации в 21 веке. После нанесения в качестве покрытия полимер высыхает и отверждается, а вода испаряется в виде экологически безопасного пара. Реакционный полимер также может быть высушен распылением или, в некоторых случаях, отфильтрован из воды, но это менее распространено. Другие типы химических реакций могут производить сухой продукт легче, чем из водной эмульсии.

Синтетические или искусственные резиновые химикаты также могут быть получены в системах эмульсионной полимеризации. Стирол-бутадиен и нитрильный каучук являются двумя распространенными синтетическими каучуками, полученными из эмульсионной химии. Переработка этих продуктов в сухое твердое вещество требует дополнительных этапов промывки и сушки для удаления инициаторов или других химикатов. Эти материалы могут в конечном итоге разрушить резину, если ее не удалить.