Основные понятия физики и химии полимеров

Полимеризация в эмульсии.

Наиболее распространенный промышленный способ, при котором мономер (дисперсная фаза) предварительно диспергируется в воде (дисперсионная среда), практически не растворяющей ни мономер, ни полимер, а получают эмульсию мономера. Размер капель мономера от 1 до 1000 мкм. Для предания эмульсии устойчивости вводят эмульгатор: ПАВ (олеаты, лаураты щелочных металлов; натриевые соли жирных ароматических сульфокислот и другие).

Молекулы эмульгатора обладают сродством и к мономеру, и к воде. Адсорбируясь на поверхности раздела капля мономера—вода, они снижают поверхностное натяжение, образуют плотный защитный слой, который препятствует слипанию (коалесценции) капель мономера. При высоких концентрациях эмульгатора в реакционной среде образуются мицеллы эмульгатора. Мономер частично растворяется в мицеллах, а частично остаётся в системе в виде крупных капель, стабилизированных эмульгатором. Число мицелл в системе в 10 ⁸ раз больше числа капель мономера.
Полимеризацию обычно инициируют водно-растворимыми низкотемпературными окислительно-восстановительными инициаторами. Полимеризация начинается в мицеллах размером около 10 мкм, которая скоро превращаются в частицы полимера, окружённые слоем эмульгатора толщиной 0,1 мкм, т.е. в латексные частицы.
На начальной стадии процесса число и размер латексных частиц возрастает, а после исчерпания эмульгатора увеличивается лишь размер латексных частиц за счёт диффузии мономера из капель. Полимеризация завершается после израсходования капель мономера. Образующаяся коллоидная система называется латексом и представляет собой дисперсию полимерных частиц в воде размером 10^-3-10^-4 мм.
Достоинства: очень высокая скорость процесса и высокая степень полимеризации полимера, а, кроме того, и выход полимера. Вместе с тем наличие большого количества воды, интенсивное перемешивание массы обеспечивает хороший теплоотвод на протяжении всего процесса. Это определяет техническую ценность и преимущество эмульсионной полимеризации перед полимеризациями в массе и в растворе, когда в конце реакции возникают трудности с перемешиванием среды и с отводом тепла из-за высокой вязкости среды.
Полимеры, получаемые эмульсионной полимеризацией, применяют непосредственно в виде латекса или в виде порошка, выделяемого из латекса коагуляцией электролитами (солями или кислотами). Этим методом получают ПВА, ПВХ, некоторые сорта каучуков. Из латексов производят эмульсионные краски, искусственную кожу, а также клея и пропиточные составы.
Недостатки: полимер всегда загрязнён остатками эмульгатора, т.к. эмульгатор является электролитом, то его присутствие в полимере ухудшает диэлектрические свойства полимера.