Polimeryzacja emulsyjna to jedna z podstawowych metod tworzenia polimerów, które mają kluczowe znaczenie dla codziennego życia. Wielu z nas nie zdaje sobie sprawy, że są one obecne dookoła nas i bez nich dzisiejsze materiały budowlane czy tekstylne nie wyglądałyby tak samo.
Na czym polega polimeryzacja emulsyjna?
Jako że polimeryzacja emulsyjna odbywa się w fazie wodnej, to oprócz monomerów (np. akrylany, styren) potrzebny jest również szereg środków pomocniczych tj. inicjatory reakcji, regulatory pH oraz emulgatory. Rezultatem procesu jest otrzymanie stabilnej dyspersji polimerowej stabilizowanej przez układ emulgatorów.
W procesie są używane dwa podstawowe rodzaje związków powierzchniowo czynnych - o charakterze anionowym oraz niejonowym. Produkty anionowe są traktowane jako główne emulgatory i są one gwarantem stabilizacji elektrostatycznej w trakcie reakcji. Niejonowe wyroby są odpowiedzialne za stabilizację steryczną i wspomagają "aniony" w środowisku elektrolitów. Mają one również pozytywny wpływ na właściwości mechaniczne finalnych wyrobów.
Dlaczego dobór emulgatorów jest tak ważny dla zastosowań tworzyw sztucznych?
Dodając emulgatory oprócz uzyskania pożądanych efektów, czyli emulgacji cząsteczek monomeru, obniżenia napięcia powierzchniowego i stabilizacji emulsji, mogą one wywoływać negatywny efekt na właściwości końcowych produktów (tj. farby czy kleje) takich jak wodoodporność, twardość, adhezję i połysk. Odpowiedni balans pomiędzy zaletami i wadami jest kluczowy dla komercyjnego sukcesu dyspersji polimerycznej.
Jednym z najważniejszych elementów badanych przy zestawieniu kombinacji emulgatorów jest wielkość cząstek emulsji, która wpływa bezpośrednio na wiele parametrów końcowych wyrobów. W przypadku farb i lakierów pożądany jest niski zakres cząstek na poziomie około 100 nm. Mają one bezpośredni wpływ na wodoodporność finalnej farby (np. w wyrobach ściennych odpornych na ścieranie).
Portfolio Grupy PCC
Wspomniane osiągi, spośród produktów w portfolio Grupy PCC, są w stanie wykreować Sulforokanol L430/1 oraz Rokanol K18. Z kolei przy produkcji klejów samoprzylepnych (tzw. PSA) najbardziej pożądane są większe cząstki z reguły powyżej 140 nm. Najtrafniejszym wyborem w przypadku takiego wyrobu jest Sulforokanol L1230/1 i Rokanol TSP25/80. Dla emulgacji żywic akrylowych z grupami funkcyjnymi ułatwiającymi sieciowanie, mających szerokie zastosowanie w produkcji specjalistycznych tuszów oraz lakierów drukarskich dedykowany jest anionowy surfaktant Sulforokanol IT2030.
Nowością na rynku jest użycie neutralizowanych estrów fosforowych (tj. Rokadis 600A/25), które oprócz swojego głównego zadania, czyli tworzenia dyspersji są również odpowiedzialne za inhibitowanie korozji. Co za tym idzie, dyspersja stworzona z takich emulgatorów może być użyta do farb antykorozyjnych.
W wielu wyrobach, gdzie używany jest popularny "lateks" (tj. masy bitumiczne, szpachlówki czy zaprawy) kluczowym parametrem jest również odporność na tworzenie koagulatu. Spośród produktów Grupy PCC najlepiej sprawdzają się wysoko etoksylowane wyroby takie jak Sulforokanol L725/1 czy L1230/1 użyte w kombinacji z odpowiednimi emulgatorami niejonowymi takimi jak ROKAnol TSP25/80 czy ROKAnol S20.
Dyspersje polimerowe są także kluczowymi produktami dla procesu wykańczania w przemyśle tekstylnym i garbarskim, gdzie poprawiają właściwości estetyczne i funkcjonalne materiałów (np. odporność na promieniowanie UV). W zależności od typu dyspersji używane są różne środki emulgujące: Rosulfan L, ABSNa 25, Sulfobursztynian L3/40 czy Rokanol L30/65.
Jednymi z najbardziej masowych wyrobów produkowanych w procesie polimeryzacji emulsyjnej są również lateksy i kauczuki styrenowo-butadienowe czy nitrylowe, do których użycia stosuje się sole sodowe kwasu ABS tj. ABSNa 30 czy 50, mydła potasowe tj. Exosoft PC35 czy Exoemul BIT24 oraz sole sodowe naftalenosulfonianów - Rodys L.
Przytoczone przykłady pokazują mnogość zastosowania produktów Grupy PCC w procesie polimeryzacji emulsyjnej oraz jak ważny jest dobór właściwego układu emulgującego dla danej dyspersji, tak aby spełniała specyficzne wymagania docelowego klienta. Grupa PCC zapewnia w tym zakresie odpowiednie doradztwo i wsparcie techniczne.
Jakub Dradrach, menadżer sprzedaży w PCC Exol S.A.
