"Производство полиакрилатной дисперсии"

Физико-химические основы производства

Эмульсионная полимеризация акрилатных и метакрилатных мономеров протекает по радикальному механизму. Особенностью эмульсионного метода является то, что, в отличие от суспензионной полимеризации, инициатор должен быть растворен в воде, а не в мономере.
Радикальная полимеризация всех виниловых мономеров состоит из следующих стадий:
– зарождение цепи (инициирование);
– рост цепи;
– обрыв цепи.
На первой стадии процесса происходит химическое инициирование:

В нашем случае в качестве инициатора используется персульфат калия в сочетании пиросульфитом натрия. Для снижения температуры реакции добавляют ускорители распада инициаторов, например сульфат железа (II). Инициирующие системы, которые содержат пероксиды или персульфаты (окислители) и ускорители (восстановители), называются окислительно-восстановительными.
I Инициирование (Redox система K₂S₂O₈ + Na₂S₂O₅ + FeCl₂)

Персульфат-анион

Затем начинается присоединение появившегося свободного радикала к молекуле бутилметакрилата (БМА):

V_ин = k_ин [In]

V_ин = 2k_pac f [In]
где
k_ин– константа скорости инициирования;
f– эффективность инициирования;
k_pac– константа скорости распада.
В процессе роста цепи возникает последовательное присоединение к активному центру молекул мономера. Этот процесс идет по схеме:

Скорость роста цепи выражается уравнением: V_p = k_p [R'][M]

где
V_p– скорость роста цепи;
k_p– константа скорости роста.
При радикальной полимеризации БМА возможны следующие способы обрыва цепи:
1. Диспропорционирование (молекулярная масса макромолекулы не изменяется):

2. Рекомбинация (соединение двух макромолекул между собой с удвоением молекулярной массы):

Стадию обрыва можно выразить следующим образом:
R_n' + R_m' => П
K_o = K_o.p. + K_o.д.

Скорость реакции обрыва цепи:

V_о = k_о [R_n'] ²
Технологический процесс эмульсионной полимеризации БМА аналогичен полимеризации таким методом других виниловых мономеров, таких как стирол и винилацетат и включает следующие стадии:
1. Подготовка водной фазы;
2. Подготовка мономерной фазы;
3. Полимеризация БМА;
4. Расфасовка и использование полученного латекса непосредственно или для приготовления воднодисперсных красрк.
При необходимости проводится выделение полимера из эмульсии с помощью электролитов с последующей промывкой и сушкой порошка полимера;
5. Очистка маточника и промывных вод;

3.