Стирол акриловая дисперсия для грунтовки
Стиролакриловая дисперсия АССОРТИМЕНТ ДИСПЕРСИЙ
На современном отечественном рынке строительных материалов широко представлены химические продукты, в основе которых — стиролакриловая дисперсия производства зарубежных фирм. В частности, объективно заслуженной популярностью пользуются высококачественные краски, штукатурки, шпатлёвки, грунтовки, пр. на основе стиролакриловых дисперсий таких фирм, как CH Polymers (Финляндия) ,FINNDISP (Швеция), Мовилит (Германия) и др. Наша компания представляет широкий ассортимент продукции этих фирм — стиролакриловые дисперсии на водной основе для производства лакокрасочных материалов.
Природа стиролакриловой дисперсии
Стиролакриловая дисперсия — это так называемая «смесь» полиакрилата и стирола, полученная в результате сополимеризации. Чтобы получить стиролакриловую дисперсию, используют производные акриловой кислоты из 2-гидрокси-2-метилпропилонитрила, изобутиральдегида или изобутана. В «союзе» с фенилэтиленом, винилбензолом эти полимеры дают уникальную основу для создания высококлассных современных лакокрасочных материалов.
Свойства стиролакриловых дисперсий определяет структура основной и боковой цепей полимерной макромолекулы. Таким образом, можно задать стиролакриловой дисперсии определенную температуру стеклования, минимальную температуру пленкообразования и разные физико-механические свойства покрытий на их основе.
В производстве лакокрасочных материалов, как правило, применяют стиролакриловые дисперсии на водной основе, которые получены путём сополимеризации «мягких» и «твёрдых» мономеров, то есть, химических веществ с разными температурами стеклования. Применение стирола, в частности, значительно удешевляет производство исходных для лакокрасочных материалов и даёт им особые ценные свойства.
Характеристики стиролакриловых дисперсий
Стиролакриловая дисперсия прекрасно подходит для создания качественных лакокрасочных материалов, потому что обладает рядом специфических характеристик, которые передаются конечному продукту на основе каждой стиролакриловой дисперсии.
Итак, стиролакриловая дисперсия имеет высокую стойкость к атмосферному влиянию, к перепадам температур и действию ультрафиолетовых лучей. Поэтому лакокрасочные материалы на основе стиролакриловых дисперсий со временем не желтеют, не выгорают и не теряют цвет. Лакокрасочные материалы на основе стиролакриловой дисперсии обладают стойкостью к воздействию влаги, кислот и щелочей. Таким образом, конечные продукты, в составе которых есть стиролакриловая дисперсия, имеют высокую степень износостойкости и долговечности.
Лакокрасочные продукты на основе водной стиролакриловой дисперсии
Очевидно, почему передовые технологии в разработке новых рецептур лакокрасочных материалов по-прежнему основываются на применении стиролакриловых дисперсий. Стиролакриловая дисперсия по природе своей отличается уникальной «подвижностью», а это позволяет создавать на её основе сополимеры с определенными характеристиками твёрдости, гибкости, жесткости, т.е., огромный ассортимент грунтовок, шпатлёвок, штукатурок, лаков и красок, покрытий и соединений.
К слову, уникальные характеристики стиролакриловой дисперсии дают возможность создавать отличные краски — от матовых до глянцевых — самых разных оттенков, идеально подходящих для внутренних и наружных работ. Отличительная черта таких красок — «сродство» пигментов и стриролакриловых дисперсий, что обеспечивает стойкость цвета и не тускнеющий блеск.
Стиролакриловые дисперсии на водной основе от ведущих мировых производителей обладают ещё одной важной характеристикой: это лучшее предложение по соотношению цена сырья — качество продукции.
Источник
для строительных грунтов
Рекомендуется для производства лаков, красок по дереву и антикоррозионных грунтовок. В составе лакокрасочных материалов образует прочную, эластичную пленку с высокой адгезией, стойкостью к УФ-излучению и атмосферным воздействиям
Дисперсия может рекомендоваться в качестве универсального связующего для изготовления большинства типов общестроительных воднодисперсионных ЛКМ: фасадных и интерьерных красок по минеральным основаниям, эмалей, грунтовок, шпатлевок и штукатурок для внешних и внутренних работ, в которых требуется повышенная водостойкость и стойкость к щелочам.
Дисперсия может рекомендоваться в качестве универсального связующего для изготовления водно-дисперсионных ЛКМ и клеевых материалов строительного назначения: фасадных и интерьерных красок по минеральным основаниям (при высоких и средних ОКП);ненаполненных и наполненных грунтовок (включая составы бетонокотакт); шпатлевок и штукатурок для внешних и внутренних работ; наполненных клеев.
Дисперсия может рекомендоваться в качестве универсального связующего для изготовления водно-дисперсионных ЛКМ и клеевых материалов строительного назначения: фасадных и интерьерных красок по минеральным основаниям (при высоких и средних ОКП);ненаполненных и наполненных грунтовок (включая составы бетонокотакт); шпатлевок и штукатурок для внешних и внутренних работ; наполненных клеев.
Дисперсия может рекомендоваться в качестве универсального связующего для изготовления водно-дисперсионных ЛКМ и клеевых материалов строительного назначения: фасадных и интерьерных красок по минеральным основаниям (при высоких и средних ОКП);ненаполненных и наполненных грунтовок (включая составы бетонокотакт); шпатлевок и штукатурок для внешних и внутренних работ; наполненных клеев.
Дисперсия может рекомендоваться в качестве универсального связующего для изготовления большинства типов общестроительных воднодисперсионных ЛКМ: фасадных и интерьерных красок по минеральным основаниям, эмалей, грунтовок, шпатлевок и штукатурок для внешних и внутренних работ, в которых требуется повышенная водостойкость и стойкость к щелочам.
Рекомендуется для производства пропиточных составов различного назначения: глубокопроникающих грунтовок по минеральным основаниям, грунтовок и пропиток по дереву, ДСП, фанере и другим древесным основаниям.
Дисперсия может рекомендоваться в качестве универсального связующего для изготовления большинства типов общестроительных вододисперсионных ЛКМ: фасадных и интерьерных красок по минеральным основаниям, грунтовок, шпатлевок и штукатурок для внешних и внутренних работ, в которых требуется повышенная водостойкость и стойкость к щелочам.
Источник
XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2019
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЮ СТИРОЛ — АКРИЛОВОЙ ДИСПЕРСИИ
Целью данной работы является описание технологии изготовления стирол – акриловой.
В результате выполнения технологической части работы, даны характеристика сырья и готовой продукции, обоснован выбор метода переработки, описана технологическая схема производства, рассмотрены виды брака и способы его устранения, вопросы обеспечения безопасности при работе на основном оборудовании.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ, СОКРАЩЕНИЯ
МАК — метакриловая кислота;
АК — акриловая кислота;
МТП — минимальная температура пленкообразования;
ЭП — эмульсионная полимеризация;
ММ — молекуляная масса;
ПМЧ — полимерно — мономерные частицы;
ПАВ — поверхносто — активные вещества;
ЛКМ — лакокрасочные материалы;
РПД — реактор периодического действия.
Современный многообразный мир полимерных материалов включает в себя обширный ассортимент водных дисперсий полимеров (латексов), который представляют собой один из важнейших в техническом отношении тип коллоидных систем.
Латексы – это коллоидные водные дисперсии полимеров (гидрозоли), которые вследствие своих специфических свойств и доступности нашли широкое применение. Латексы по способу получения делятся на натуральные, синтетические и искусственные.
Латекс натуральный — млечный сок каучуконосных растений. Плантации гевеи бразильской — главный промышленный источник натурального латекса, представляющего собой водную дисперсию глобул натурального каучука, содержащую также белки, соли и другие добавки. При получении и переработке натурального латекса энергозатраты и загрязнение среды обитания минимальны [2].
Синтетические латексы — водные дисперсии синтетических каучуков, образующиеся в результате эмульсионной полимеризации.
Искусственные латексы (искусственные дисперсии) — продукты, которые образуются при диспергировании «готовых» полимеров в воде.
Предметом изучения данной работы является синтетический латекс, предназначенный для использования в качестве связующего для производства водно — дисперсионных лакокрасочных материалов (ЛКМ).
Синтетические латексы по ряду свойств сближаются с натуральным латексом. Это сходство объясняется тем, что как натуральный, так и синтетические латексы стабилизованы поверхностно — активными веществами (ПАВ). В натуральных латексах стабилизаторами являются протеины, а в синтетических — поверхностно-активные вещества.
Эмульсионная полимеризация (ЭП) – один из способов проведения полимеризации, отличающийся тем, что реакция полимеризации протекает в сложной многокомпонентной микрогетерогенной системе – водной эмульсии нерастворимого в воде мономера (или смеси мономеров) в присутствии коллоидных ПАВ – эмульгаторов.
Области применения латексов чрезвычайно разнообразны вследствие высокой технико — экономической эффективности использования их в различных отраслях промышленности. Применение латексов позволяет получать такие изделия, которые из твёрдых каучуков не могут быть изготовлены, например тонкостенные, бесшовные. На основе латексов изготовляют клеи и краски, не содержащие токсичных и пожароопасных растворителей.
В производстве многих ЛКМ применяют стирол — акриловые дисперсии на водной основе, которые получены путём сополимеризации «мягких» и «твёрдых» мономеров. В зависимости от условий синтеза получают дисперсии с различными свойствами и размером частиц. Варьируя мономеры, можно гибко регулировать пленкообразующие свойства таких систем, а тем самым улучшать конечный продукт.
Стирол — акриловая дисперсия прекрасно подходит для создания качественных ЛКМ. Она имеет высокую стойкость к атмосферному влиянию, к перепадам температур и действию ультрафиолетовых лучей. Краски и лаки на основе стирол — акриловых дисперсий со временем не желтеют, не выгорают и не теряют цвет. Такие продукты обладают стойкостью к воздействию влаги, кислот и щелочей.
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Характеристика готовой продукции
Готовым продуктом является стирол — акриловая дисперсия марки А-701, которая представляет собой продукт радикальной эмульсионной полимеризации, предназначенный для использования в качестве связующего в производстве водно — дисперсионных лакокрасочных материалов.
Дисперсия марки А-701 по своим качественным показателям должна соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 1 [19].
Таблица 1. — Характеристика дисперсии марки А-701
Жидкость молочно-белого цвета
Содержание нелетучих веществ, %
Вязкость по Брукфильду, МПа·с
Условная вязкость по ВЗ-4, с
Плотность, кг/м 3
Минимальная температура пленкообразования, °C
Размер частиц, нм
Устойчивость к механическому перемешиванию
(5мин. при 14000 об/мин.)
Содержание остаточных мономеров, масс.%
Продукт считается качественным, если свойства пробы, взятой из любой единицы продукции, будут соответствовать требованиям ТУ.
На каждую единицу транспортной тары с продуктом наносят данные,
— наименование или товарный знак предприятия — изготовителя;
— массу брутто — нетто;
Дисперсию рекомендуется хранить при температурах от +2 до +35°C. Гарантийный срок – 6 месяцев.
Латекс А-701 совмещается с большинством традиционных компонентов и добавок, применяемых в рецептурах ЛКМ (пигментами, коалисцентами, диспергаторами, смачивателями).
Данная эмульсия не обладает токсическими свойствами, физиологически безвредна. Транспортирование, хранение, использование не требуют соблюдения специальных правил по технике безопасности.
При изменении температур окружающей среды, продукт не выделяет вредные вещества и не оказывает отрицательного воздействия на организм человека, не требует специальных средств индивидуальной защиты.
Стирол-акриловая дисперсия имеет следующие свойства:
— высокая водостойкость покрытия;
— высокая проникающая способность в пористые основания;
— высокая механическая стойкость;
— стойкость покрытия к истиранию, износу.
Латекс марки А-701 продукт универсального применения. Рекомендуется для изготовления водно — дисперсионных красок для наружных работ, эмалей, лаков, грунтовок, шпатлевок.
1.2 Обоснование выбора сырья
От качества сырья во многом зависит качество выпускаемой продукции, эксплуатационные и потребительские свойства латекса, производительность оборудования, ритмичность работы предприятия, а также нормальное протекание технологического процесса.
Основа всех полимерных дисперсий – мономер или смесь мономеров. От выбора мономерной составляющей зависит ход технологического процесса и свойства полученного латекса.
В мире известны водные дисперсии полимеров на основе следующих мономерных композиций:
Бутадиен — стирольные латексы являются самой крупной по объему производства группой полимерных дисперсий. Они различаются по соотношению звеньев бутадиена и стирола в сополимере, содержанию сухих веществ, типу использования при синтезе эмульгаторов, температурному режиму процесса.
Самое массовое применение высоко — и среднестирольных латексов – производство бумаги, ковров, ворсовых изделий, красок и строительных композиций. Их получают, как правило, высокотемпературной сополимеризацией до глубокой конверсии мономеров (90%).
Самое массовое применение низкостирольных латексов – производство пенорезины. Их получают низкотемпературной сополимеризацией до конверсии мономеров не более 80% с последующими стадиями агломерации частиц и концентрирования латекса.
Поливинилацетатные латексы являются следующей по объему производства и применения группой полимерных дисперсий. Особенностью винилацетата является его высокая активность, способность к гидролизу, особенно в щелочной среде.
Основная область применения – производство ЛКМ и строительных композиций, нетканых и ковровых материалов, отделка бумаги.
Акрилатсодержащие латексы являются следующей по объему производства группой полимерных дисперсий и самой широкой по выпускаемому ассортименту.
Сополимеры многих эфиров акриловой и метакриловой кислоты обладают хорошей атмосферостойкостью, маслобензостойкостью, высокой адгезией к различным материалам. Широкое варьирование мономерного состава, включение в полимерную цепь звеньев других мономеров (стирола, бутилакрилата, акрилонитрила, винилхлорида и др.) позволяет получать латексные пленки с заданной прочностью, эластичностью, жесткостью, необходимыми оптическими свойствами (блеском и матовостью).
Основные области применения – производство ЛКМ и строительных композиций, нетканых и ковровых материалов, отделка бумаги и натуральной кожи.
Полибутадиеновые латексы, модифицированные небольшими (до 15%) добавками полярных мономеров (винилпиридит, 2-метил-5-винилпиридит, лиденхлорид и др.) используются при пропитке кордных материалов и должны обеспечивать необходимую прочность связи резины с кордом в производстве шин и резинотехнических изделий.
Нитрилсодержащие латексы получают сополимеризацией диенов (бутадиена, изопрена, пиперилена) с акрилонитрилом.
Главными достоинствами нитрилсодержащих сополимеров являются высокая маслобензостойкость, хорошая адгезия с полярным материалом, совместимость с ПВХ реакционно — способными смолами. Основные области применения – производство маслобензостойких перчаток и бумаг, нетканых материалов, асбестовых изделий, отделка натуральной кожи.
Галогенсодержащие латексы включают в себя:
— латексы на основе гомополимеров и сополимеров хлорида;
— латексы на основе сополимеров винилхлорида с винилиденхлоридом;
— латексы на основе сополимеров бутадиена с винилхлоридом.
Главными достоинствами гологенсодержащих сополимеров являются огнестойкость, высокая маслобензостойкость. Недостатком хлорсодержащих латексов является склонность к гидролизу, сопровождающемуся отщеплением хлористого водорода. Области применения – производство кислотостойких перчаток, кровельных и нетканых материалов, бумаг и картонов, клеевых композиций [4].
Наибольший интерес для лакокрасочной промышленности представляют акрилатсодержащие латексы.
Стирол — акриловая дисперсия содержит в своем составе не полярные мономеры («мягкие» и «твердые»), благодаря чему продукт получил лучшие свойства исходных полимеров.
1.3 Характеристика сырья
Исходная эмульсионная система при синтезе товарных латексов состоит из двух фаз:
— Дисперсной фазы (мономер или смесь мономеров);
— Дисперсионной среды (водная фаза).
В состав водной фазы входит ряд водорастворимых компонентов:
— эмульгатор (чаще смесь эмульгаторов);
— инициатор (или смесь компонентов, образующих сложную окислительно — восстановительную инициирующую систему);
В качестве дисперсионной среды применяют воду, предварительно очищенную от солей. Кроме низкой цены, вода обеспечивает хороший теплоотвод. Как правило, соотношение вода: мономер находится в диапазоне от 70:30 до 40:60 по массе.
В качестве основных мономеров в производстве синтетических латексов
применяют бутилакрилат и стирол, а дополнительными могут быть метилметакрилат (ММА), 2-этилгексилакрилат, акрилонитрил, акриловая кислота (АК), метакриловая кислота (МАК) и др. Практически все или почти все эти вещества в воде нерастворимы, или растворяются в ограниченном количестве.
БА представляет собой «мягкий» мономер, находящийся в высокоэластичном состоянии. Пленка латекса, в состав которого входит БА, приобретает пластичность и гибкость, а также клеящую способность. Стирол -является «жестким» мономером. То есть, при нормальных условиях полистирол твердый, напоминающий стекло полимер [4].
Ряд мономеров применяют в качестве добавок к основным для модификации свойств готового продукта.
К ним относятся такие мономеры:
— акриловая (метакриловая) кислота, улучшающая адгезионные свойства латекса;
— акриламид и другие амиды, повышающие прочность пленок и придающие способность к сшиванию;
— акрилонитрил, предающий пленке прочность и теплостойкость.
Главную роль в процессе эмульсионной полимеризации играет природа и количество эмульгатора.
— увеличивают устойчивость эмульсии мономеров в воде и стабилизируют коллоидную дисперсию образующегося полимера;
— в значительной мере определяют механизм образования частиц, кинетику процесса и размер, образующихся глобул латекса.
Стабильность исходной эмульсии мономера и образующегося латекса обеспечивается введением в систему анионных, катионных и неионогенных ПАВ.
Все эмульгаторы являются поверхностно-активными веществами, способными адсорбироваться на границе раздела фаз, что приводит к существенному
снижению поверхностного натяжения.
Выбор эмульгатора для конкретного процесса эмульсионной полимеризации обусловлен его доступностью и стоимостью, возможностью проведения полимеризации с достаточной скоростью, способностью биологически разлагаться в сточных водах после коагуляции латекса.
Эмульсионную полимеризацию проводят по свободно радикальному механизму, как правило, в присутствии водорастворимых инициаторов, таких как неорганические пероксиды (перосульфат калия и аммония), гидропероксиды, а также окислительно — восстановительные инициирующие системы.
Значение pH водной фазы — важный параметр, определяющий коллоидно — химические свойства латекса, в частности его устойчивость к ряду воздействий. Регулирование pH латекса, получаемого в процессе полимеризации, не является проблемой и осуществляется введением в исходную водную фазу щелочи либо кислоты. Изменение же pH готового латекса затруднено тем, что во избежание местной коагуляции из-за недостаточно эффективного смешения соответствующий агент обычно приходится вводить в разбавленном виде, что приводит к разбавлению латекса, часто нежелательному. В связи с этим во многих случаях используют мягкий нейтрализующий агент — концентрированный водный раствор аммиака (примерно 25% — ный) [13].
На завершающей стадии дополимеризации в реактор запускается консервант и пеногаситель. Биоцид (консервант) выполняет функцию обеззараживания латекса и обеспечивает дальнейшее хранение продукта. Пеногаситель используется для гашения пенообразования.
В производстве дисперсии марки А-701 используется сырье, представленное в таблице 2.
Таблица 2 — Характеристика сырья
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля воды, %, не более
Массовая доля акриловой кислоты,%,
Массовая доля бутилацетата, %, не более
Массовая доля бутилового спирта, %, не более
Массовая доля ингибитора, ppm
Бесцветная жидкость с
Массовая доля основного вещества
Массовая доля фенилацетилена, %, не более
Массовая доля дивинилбензола, %, не более
Массовая доля карбонильных соединений в пересчете на бензальдегид, %, не более
Массовая доля перекисных соединений в пересчете на активный кислород, %, не более
Массовая доля полимера, %,
Прозрачная однородная жидкость без механичес-ких примесей
Цветность, единицы Хазена, не более
Бесцветная жидкость с резким запахом
Продолжение таблицы 2
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля воды, %, не более
Массовая доля уксусной кислоты, %, не более
Массовая доля пропиновой кислоты, %, не более
Массовая доля железа,%, не более
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля не растворимых в воде веществ ,%, не более
Массовая доля мышьяка,%, не более
Кристалличе-ский порошок белого цвета
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля железа,%, не более
Массовая доля не растворимых в воде веществ ,%, не более
Массовая доля мышьяка,%, не более
Кристалличе-ский порошок белого цвета
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля хлоридов (Cl), %, не более
Массовая доля железа (Fe) , %, не более
Массовая доля сульфатов (SO4 ), %, не более
Кристалличе-ский порошок белого цвета
Аммиак водный технический
Массовая доля основного вещества,%, не менее
Массовая концентрация нелетучего остатка, г/дм 3 , не более
Массовая концентрация диоксида углерода, г/дм 3 , не более
Прозрачная бесцветная жидкость
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля воды, %, не более
Жидкость светло-желтого цвета
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля воды, %, не более
Бесцветная прозрачная жидкость
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля воды, %, не более
Жидкость желто-коричневого цвета
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля воды, %, не более
Массовая доля воды, %, не более
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля воды, %, не более
Эмульсия молочно-белого цвета
Массовая доля основного вещества, %, не менее
Массовая доля воды, %, не более
Массовая доля этиленгликоля, %, не более
Прозрачная вязкая жидкость
Готовится в условиях предприятия
Общее солесодержание, мг/л, не более 2. pH
Безцветная, прозрачная жидкость, не имеет запаха и вкуса
1.4 Обоснование выбора метода переработки
Объектом данной работы является латекс, который в промышленности получают двумя методами: эмульсионной и суспензионной полимеризацией.
Рассмотрим подробнее оба этих метода.
Суспензионная сополимеризация (капельная)
При суспензионной полимеризации мономер суспензируется в воде в виде капелек и поддерживается в таком состоянии благодаря интенсивному перемешиванию и стабилизации водорастворимыми высокополимерами (поливиниловым спиртом, полиоксиэтиленом, полиакриловой или полиметакриловой кислотой), защитными коллоидами (белковыми продуктами) или твердыми эмульгаторами (гидрофильными порошками). Защитный коллоид не должен совмещаться с мономером и полимером и переходить в масляную фазу. Инициирование и рост цепи происходят в каплях мономера, поэтому используют инициаторы, растворимые в мономере, а не в воде: перекись бензоила, диниз и др. Для обеспечения устойчивости реакционной системы и предотвращения слипания капель мономеров и гранул полимера в реакционную систему вводят стабилизаторы. В качестве стабилизаторов используют водорастворимые полимеры (сополимеры винилацетата и винилового спирта, желатин и др.), а также нерастворимые в воде неорганические соединения, такие как бентонит, каолин, гидроксиды магния и алюминия.
В процессе суспензионной полимеризации каждая капля мономера представляет собой отдельный изолированный объем (блок), в котором и протекает процесс образования полимера, но в отличие от полимеризации в массе, каждая капля мономера в суспензии окружена дисперсионной средой (водой).
Отсюда главное преимущество суспензионной полимеризации — хороший отвод тепла, что способствует уменьшению полидисперсности полимера.
Недостаток — полимер загрязнен остатками стабилизатора. Кроме того, существуют и технологические трудности организации процесса по непрерывному циклу на стадии полимеризации, обусловленные тенденцией частиц к слипанию [17].
Эмульсионная сополимеризация получила наибольшее распространение для получения устойчивых дисперсий полимеров. Она выделяется ярко выраженными особенностями механизма, благодаря чему для нее характерны большие скорости и степени полимеризации.
ЭП протекает в сложной многокомпонентной системе, в которой одновременно имеют место несколько физических и химических процессов. Это диспергирование мономера, перераспределение эмульгатора между мономерной и водной фазами согласно растворимости, распад инициатора на радикалы, микроэмульгирование мономера, инициирование полимеризации.
Все эти процессы влияют на механизм образования полимерно-мономерных частиц (ПМЧ), их диаметр, распределение частиц по размерам (РЧР) и на молекулярную массу (ММ).
Метод эмульсионной сополимеризации стирол – акриловой дисперсии основан на диспергировании мономеров в эмульсионной среде в присутствии эмульгаторов, понижающих поверхностное натяжение на границе между каплями мономеров и водой. Кроме мономеров и воды в реакционной смеси присутствуют эмульгатор, регулятор рН, регулятор молекулярной массы.
В качестве эмульгатора применяют водорастворимые полимеры. Инициаторами служат персульфаты. Дисперсионной средой обычно является умягченная или деминерализованная вода – дешевый, нетоксичный, пожаробезопасный растворитель. В качестве регуляторов молекулярной массы полимера используют метабисульфит натрия.
При введении мономера, нерастворимого или плохо растворимого в воде,
лишь небольшая часть его растворяется и переходит в раствор. Основная часть мономера диспергирована в виде капелек, размер которых зависит от скорости перемешивания.
При эмульсионной полимеризации сополимер образуется высокомолекулярным, решается проблема температурного контроля процесса ( вследствие легкости отвода теплоты реакции из маленьких частиц через водную фазу), устраняется опасность пожара и загрязнения атмосферы. К тому же, процесс эмульсионной сополимеризации возможно проводить при более низких температурах, чем суспензионную полимеризацию, что сказывается на качестве получаемого продукта (полимер образуется с менее низкой степенью полидисперсности) [12].
Также к достоинствам метода относится возможность направленного регулирования свойств полимера.
К главным недостаткам можно отнести многокомпонентность системы, что делает этот процесс более затратным на дополнительные вещества, вследствие чего происходит загрязнение полимера этими веществами.
Общим для этих процессов является то, что исходная система представляет собой эмульсию мономера, а конечная – полимерную суспензию. Отличаются они друг от друга механизмом образования ПМЧ, их размером, который и определяет разницу в их свойствах. При ЭП размер ПМЧ не превышает 0,2 мкм. В таких частицах может находится только один радикал, что является причиной того, что уже на начальной стадии полимеризации образуется полимер высокой ММ. Это единственный радикальный процесс, в котором при высокой скорости полимеризации образуется полимер высокой ММ.
При суспензионной полимеризации размер ПМЧ всегда намного больше,
так как они образуются из капель мономера, размер которых зависит от способа получения эмульсии.
Отличие этих процессов состоит и в том, что в качестве эмульгатора
используются ПАВ разной природы: при ЭП – низкомолекулярные ионогенные, неионные ПАВ, способные понижать межфазное натяжение до низких значений, а при суспензионной – полимерные ПАВ, менее поверхностно – активные по сравнению с применяемыми при ЭП. Это является причиной разных
механизмов образования ПМЧ. При эмульсионной полимеризации они образуются из мицелл ПАВ, микрокапель мономера, а при суспензионной – только из капель эмульсии мономера [2].
1.5 Физико-химические основы технологического процесса
Реакция полимеризации стирол — акриловой дисперсии протекает по схеме:
Источник
