Эмульсионная полимеризация – это процесс создания полимеры или связанные группы более мелких химических цепей, называемые мономерами, в водном растворе. Этот процесс обычно используется для создания красок, клеев и покрытий на водной основе, где вода остается с полимером и продается. как жидкий продукт. Эмульсия представляет собой стабильную смесь очень маленьких капелек мономера или полимера, взвешенных в водной фазе. Одним из примеров стабильной эмульсии является жидкий лосьон для рук, который содержит несколько различных химических веществ, смешанных с водой, но не вступающих с ней в реакцию.
Многие пластмассы и некоторые резиновые смеси представляют собой полимеризованные молекулы. Небольшие мономерные цепи смешивают с различными химическими веществами, которые запускают реакцию, контролируют размер образующихся полимерных цепочек и сохраняют стабильность смеси. Химические вещества, которые контролируют или запускают реакцию, являются инициаторами, те, которые контролируют полимерные цепи, являются модификаторами, а эмульгаторы сохраняют смесь в виде стабильной эмульсии.
Реакция эмульсионной полимеризации происходит в воде, и мономер может иметь небольшую растворимость или вообще не растворяться в воде, что означает, что он остается отдельным и не растворяется. Когда химические вещества хорошо перемешаны, маленькие капли мономера равномерно распределяются по всей водной фазе и остаются такими благодаря действию эмульгатор. Начинают формироваться очень маленькие капли мономера, известные как мицеллы, которые окружены молекулами инициатора и модификатора. Каждая мономерная цепь начинает связываться с другими внутри мицеллы, пока мономер не исчезнет.
Длина полимерной цепи будет влиять как на свойства водного раствора, так и на любую сухую пленку, созданную из него. Производители контролируют эти свойства, варьируя количество инициатора и модификаторов, а также температуру во время реакции. Целью эмульсионной полимеризации является создание краски или клея, которые сохраняют свои свойства с течением времени и просты в обращении. Чрезмерная реакция может привести к образованию очень густых, вязких эмульсий, которые могут использоваться в промышленности, но не приветствуются потребителями.
Большинство конечных продуктов продаются в виде растворов на водной основе. Обеспокоенность по поводу опасности растворителей для окружающей среды и здоровья привела к росту производства продуктов эмульсионной полимеризации в 21 веке. После нанесения в качестве покрытия полимер высыхает и отверждается, а вода испаряется в виде экологически безопасного пара. Прореагировавший полимер можно также высушить распылением или, в некоторых случаях, отфильтровать из воды, но это менее распространено. Другие типы химических реакций позволяют легче получить сухой продукт, чем водную эмульсию.
Синтетические или искусственные каучуковые химические вещества также могут быть получены в системах эмульсионной полимеризации. Стирол-бутадиен и нитриловый каучук — два распространенных синтетических каучука, получаемых с помощью эмульсионной химии. Переработка этих продуктов в сухое вещество требует дополнительных этапов промывки и сушки для удаления инициаторов или других химических веществ. Эти материалы могут в конечном итоге испортить резину, если их не удалить.
