Emultsio-polimerizazio

Polimeroen kimikan emultsio-polimerizazioa polimeroak sintetizatzeko industria-metodo bat da non erreakzioa ur-ingurunean egiten den eta bertan monomeroaz eta hasarazleaz gain emultsionatzaile bat egoten den emultsioa egonkortzeko. Zinetikaren ikuspegitik emultsio-polimerizazioak erradikal-polimerizazioak dira.

Emultsio-polimerizazioa batez ere monomero binilikoekin baliatzen da: estirenoa, butadienoa, binil kloruroa, binil azetatoa, ...

Abantailak eta desabantailak

Emultsio-polimerizazioak beste teknika batzuen aurre abantaila hauek dauzka:

• Pisu molekular nahikoa handiko polimeroak lor daitezke erreakzio-abiadura handiz. Masa-, suspentsio- eta disoluzio-polimerizazioetan, aldiz, erreakzio-abiadura handiek pisu molekular txikiak ematen dituzte beti.
• Polimerizazio-erreakzioak sortutako beroa erraz disipatzen da.
• Nahiz eta pisu molekularrak altuak izan, nahastearen biskositatea nahiko baxua da.

Desabantailen artean ondorengoak aipa dai ezke:

• Uretan disolbagarria diren emultsionatzaileek, polimeroa urarekiko sentibera bihur dezakete
• Erreakzio-ingurunean substantzia ionikoak agertzen baIdin badira, lortzen den polimeroaren propietate elektrikoak eskasak izan daitezke.
• Erradikal askeak sortzen dituzten hasarazleak bakarrik usa daitezke.

Erreakzioaren bilakaera

Polimerizazioari ekiteko lehenik emultsionatzailea eransten zaio erreakzio-inguruneari, urari hain justu. Emultsionatzailearen parte txiki bat disolbatu egingo da uretan. Izan ere emultsionatzaileak izaera diferenteko bi mutur ditu: bata, hidrokarbonatua (hidrofoboa) eta bestea ioinikoa (hidrofiloa).

Emultsionatzaile-molekulak, 50 eta 100 bitarteko multzoetan juntatzen dira mizelak formatuz. Mizelaok oreka dinamikoan daude disolbatuta dauden emultsionatzaile-molekulekin, eta, argi-dispertsioz ikusi ahal izan den bezala, mizelok forma esferikoa dute eta diametroa bi bat aldiz molekula baten luzerakoa. Mizeletan molekularen zati hidrokarbonatua barru aldea ipiniko da eta talde ionikoak kanpo aldera (ur aldera). Mizela-kopurua, zein tamaina jartzen den emultsionatzaile-kantitatearen menpe daude.

Emultsio-polimerizaioaren eskema

Emultsionatzailearen ondoren, monomero disolbaezina eransten zaio erreakzio-nahasteari. Hala ere, monomeroaren parte txiki uretan disolbatuko da. Beste parte bat, ez oso handia, mizelen barruan sartuko da katea hidrokarbonatuarekin kontaktuan. Beste monomero guztia tanta moduan geratzen da uretan barreiatua irabiaketak lagunduta. Emultsionatzaileak tantak egonkortzen ditu eta beren tamaina eragiketaren indarraren araberakoa izango da.

Segidan uretan disolbatzen den hasarazlea eransten da. Pentsa liteke, uretan disolbatutako monomeroan hasten den polimerizazioa, baina ez da horrela kontzentrazioa oso txikia delako. Emultsioan dispertsaturik dauden monomero-tantetan gertatzea polimerizazioa aukera bat izan liteke, baina hasarazlea monomeroan disolbaezina denez ez da tantetan jazotzen.

Beraz, polimerizazioa mizelen barruan agituko da bakarrik, eta mizelak monomeroaren eta hasarazlearen topalekua dira. Mizelek duten gainazal/bolumen erlazioa askoz ere handiagoa da monomero-tantek dutena baino. Honek, mizelek duten monomero-kontzentrazio handiekin batera, erraztu egiten du topaleku izatea.

Polimerizazioak aurrera egin ahala mizela barruko monomeroa ahitzen joango da. Alabaina disolbatuta dagoen monomeroaren eta mizela barruan dagoen monomeroaren arteko oreka egon behar duenez monomero disolbatua mizela barruan sartuko da eta monomero-tantetan dagoen monomeroa uretara pasatuko da.

Prozesuak aurrera egin ahala urtean dagoen emultsionatzaile-kontzentrazioa jaitsiaz joango da. Kontzentrazio horren balio kritiko batetik behera aktibatu gabe dauden mizelak ezegonkorrak izango dira eta ezabatu egingo dira. Konbertsioa % 2-15 denerako mizela aktibatuak ikaragarri haziak daude eta ezin esan mizelak direnik, barruan monomeroa duten polimero-partikulak dira. Aktibatu gabeko mizelarik ez da gelditzen eta emultsionatzailea ere absorbatu egiten dute mizela aktibatuek.

Polimerizazioak mizelen barruan modu homogenoan segituko du, eta monomero-tantak geroago eta txikiago egingo dira. Konbertsioa % 50-80 denean monomero-tantak ere desagertu dira eta monomero guztia mizelen barruan dago. Hortik aurrera polimerizazioak aurrera segituko du eta konbertsioa %100-era iritsiko da normalean. Polimeroaren azken-partikulek 500/2000 Å neurtuko dute. Prozesuaren bukaera urtean dispertsatutako polimero-partikulak egongo dira, latex izenez ezagutzen dena.

Ikus, gainera

• Erradikal-polimerizazio
• Masa-polimerizazio
• Disoluzio-polimerizazio
• Suspentsio-polimerizazio

Kanpo estekak

• Datuak: Q910678