Эмульсионная полимеризация

Особенности:

- Для создания эмульсии в качестве дисперсионной среды чаще всего используется вода (при производстве ПЭНД – бензин, другие углеводороды). Готовят водные эмульсии с содержанием 30-60% мономера.

- Для повышения устойчивости эмульсии и улучшения эмульгирования мономера в воде в систему вводят эмульгатор в количестве 1-5% от массы мономера. Эмульгатор – это поверхностно-активные вещества (ПАВ), имеющие в молекуле одну или несколько гидрофильных и одну или несколько гидрофобных групп (напр. растворимые мыла – натриевые или калиевые соли карбоновых кислот (RCOONa) – олеаты, пальмитаты, лаураты и натриевые соли ароматических сульфокислот). Эмульгаторы образуют в воде мицеллы (размер частиц 10^-5 – 10^-6 м), в которых растворяется мономер. Частично мономер сохраняется в виде капель, которые подпитывают в процессе мицеллы.

- Полимеризацию проводят в присутствии водорастворимых инициаторов – водорастворимых пероксидов (пероксид водорода, персульфаты, например персульфат калия K₂S₂O₈). Широко используются окислительно-восстановительные системы, особенно эффективные в водной среде. Механизм реакции радикальный.

- В систему часто вводят регуляторы процесса и буферные соединения (бикарбонаты, фосфаты, ацетаты) для поддержания постоянной рН среды, которая влияет на стабильность эмульсии и на кинетику полимеризации.

- Процесс полимеризации происходит на поверхности мицеллы, вблизи адсорбированных слоев эмульгатора. Эмульсия мономера превращается в устойчивую дисперсию полимера молочно-белого цвета - латекс с частицами коллоидного размера (около 10^-7 м.). Латекс может быть использован как товарный продукт (водоэмульсионные краски, клеи) или из него необходимо выделять полимер различными способами: коагуляция, нагревание, осаждение под действием центробежных сил и др.

- Эмульсионный способ производства, как правило, непрерывный. Эмульсионным способом получают ПС, ПВА, ПВХ, полиакрилаты, синтетические каучуки (СКС, СКН).

Достоинства:

- легкость регулирования температурных условий реакции за счет использования такой теплоемкой среды как вода,

- высокие скорости реакции,

- полимер получается с высокой молекулярной массой и относительно низкой степенью полидисперсности,

- возможности использования латекса как товарного продукта,

- меньшая пожароопасность процесса благодаря применению воды.

Недостатки:

- дополнительные стадии процесса (соответственно затраты) по выделению полимера из латекса, очистке (промывке) полимера от эмульгаторов, буферных соединений и других соединений,

- более низкие диэлектрические свойства полимера из-за наличия остатков полярных соединений,

- наличие большого количества загрязненных сточных вод, требующих очистки.