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 щдрофильность 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 табл. 1 [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 пол имера содержится около 1015 частиц, каждая из которых состоит из 1—10 ООО макромолекул, а каждая макромолекула включает около 108 блоков (мономерных единиц) [2—5].

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 пере-

■•;! Система

Внешний вид

‘ — Я « V " —

.’-г.. «її Л.’.’ .. :■■»■ г. ‘ |’| і ‘ — .л " • ‘ ‘ ■

■ , w. v-‘,

Молекули рная масса

Размер частиц, мкм

Типчастиц 0

■; Добавка "’л.

Раствор (гидрозоль)

Прозрачная жидкость

20 ООО

0,01

Ионные молекулы

Нейтрализующий агент (амин, кислота)

Вторичная

Коллоидная

Дисперсия

Почти проз­рачная жид­кость

10 000

0,1

Клубок из большого числа молекул

Незначительное количество нейтрал изующег о агента

Эмульсия (суспензия)

Жидкость от прозрачной до молочно — белого цвета

20 000- 50 000

0,1

Капли или гра­нулы

Эмульгатор

Первичная дисперсия

Жидкость молочно — белого цвета

100 000

0,05—5

Почти

Сферические

Полимерные

Чатицы

Эмульгатор, стабилизтор

Мешивание и т. п.) могут дестабилизировать дисперсии, что приводит к их коагуляции.

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 олигомер- ного пленкообразователя в жидкой среде.

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

Наиболее распространенными пленкообразователями, используе­мыми в рецептурах JIKM, являются водные дисперсии акриловых сопо­лимеров (чистые акрилаты), акрилстирольных сополимеров (стирола — крилаты), а также гомо — и сополимеров винилацетата (с этиленом, эти — ленвинилхлоридом, 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 атмосферо — стойкостъ и сильное пожелтение покрытий на основе стиролбутадиено — иых сополимеров и высокая стоимость вторичных полиуретановых дис­персий.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *