Get Adobe Flash player

1.1. Водные дисперсии полимеров

Полимеры в воде могут существовать в виде раствора или дисперсии. Для растворения в воде макромолекулы полимера должны содержать ионные группы (карбоксильные, аммониевые) или значительное количество неионных гидрофильных групп либо сегментов (гидроксильные, карбонильные, аминнные, амидные группы и/или полиэфирные цепи). Если гидрофильность полимерной молекулы недостаточна для образования истинных растворов (гидрозолей), несколько полимерных макромолекул ассоциируются в крупные агрегаты и образуют вторичные коллоидные системы - гидрогели. Еще более крупные агрегаты полимерных частиц образуют дисперсии (эмульсии). Основные свойства водных систем полимеров, используемых в технологических процессах, приведены в таблице  1.

Дисперсия - многофазная система, в которой по крайней мере одна фаза существует в виде микроскопических частиц (дисперсная фаза жидкая или твердая) внутри однородной фазы (дисперсионной среды - жидкой или газообразной). Дисперсии, у которых и дисперсионная среда, и дисперсная фаза жидкие, называются эмульсиями.

В водных дисперсиях полимеров дисперсная фаза состоит из сферических полимерных частиц диаметром менее 1 мкм, а дисперсионной средой является вода. Водные дисперсии полимеров представляют собой молочно-белые жидкости с различной вязкостью. В 1 мл дисперсии полимера содержится около 1015 частиц, каждая из которых состоит из 1-10 000 макромолекул, а каждая макромолекула включает около 108 блоков (мономерных единиц) .

Дисперсии полимеров термодинамически неустойчивы. Полимерные частицы имеют тенденцию к минимизации внутренней площади поверхности путем агломерации, коагуляции или оседания. Для предотвращения этих явлений используют разные стабилизаторы, но несмотря на это различные внешние воздействия (встряхивание, сильное перемешивание и т.п.) могут дестабилизировать дисперсии, что приводит к их коагуляции.

Таблица 1

Система Внешний вид Молеку­лярная масса Размер частиц, мкм Тип частиц Добавка
Раствор (гидрозоль) Прозрачная жидкость 20000 0,01 Ионные молекулы Нейтрализующий агент (амин, кислота)
Вторичная коллоидная дисперсия Почти прозрачная жидкость 10000 0,1 Клубок из большого числа молекул Незначительное количество нейтрализующего агента
Эмульсия (суспензия) Жидкость от прозрачной до молочно-белого цвета 20 000 — 50000 0,1 Капли или гранулы Эмульгатор
Первичная дисперсия Жидкость молочно-белого цвета 100000 0,05—5 Почти сферические полимерные частицы Эмульгатор, стабилизатор

Полимерные дисперсии делятся на первичные и вторичные. Первичные - получают полимеризацией мономеров в жидкой фазе (эмульсионная полимеризация в воде), вторичные - путем эмульгирования при перемешивании готового полимера, например раствора олигомерного пленкообразователя в жидкой среде.

Наибольший интерес для лакокрасочной промышленности представляют первичные дисперсии, получаемые методом эмульсионной полимеризации.

Наиболее распространенными пленкообразователями, используемыми в рецептурах ЛКМ, являются водные дисперсии акриловых сополимеров (чистые акрилаты), акрилстирольных сополимеров (стиролакрилаты), а также гомо - и сополимеров винилацетата (с этиленом, этиленвинилхлоридом, эфирами акриловой или метакриловой кислоты).

Другие водные дисперсии, например сополимеров стирола с бутадиеном и полиуретанов, практически не используют в рецептурах широко применяемых ВД-ЛКМ. Причиной этого являются низкая атмосфере-стойкость и сильное пожелтение покрытий на основе стиролбутадиено-вых сополимеров и высокая стоимость вторичных полиуретановых дисперсий.

Поделитесь с друзьями!

Опубликовать в своем блоге livejournal.com

Добавить комментарий

Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.