Эмульсионные полимеры
Эмульсионные полимеры в настоящее время занимают первое место по использованию в лакокрасочной промышленности среди других полимеров, главным образом, из-за продолжающегося роста применения водоэмульсионных красок в быту. Такие полимеры не содержат функциональных групп, коалесцируюг при комнатной температуре и термопластичны. Однако известны и полимеры с функциональными группами, которые используются в водоразбавляемых сшивающихся лакокрасочных материалах. Можно отметить, что эмульсионные полимеры широко используются также в качестве адгезивов и в текстильной промышленности. Эмульсионной полимеризацией получают поливинилхлорид и синтетические каучуки.
Эмульсии представляют собой двухфазные системы из двух несмешивающихся жидкостей, в которых маленькие капельки одной образуют дисперсную фазу в другой непрерывной фазе. По терминологии, принятой в промышленности полимеров, термины эмульсионная полимеризация и эмульсионный полимер применяются к процессу и к конечному продукту полимеризации мономеров в воде в присутствии ПАВ и водорастворимых инициаторов с образованием стабильных дисперсий из очень маленьких частиц. Для описания готовой дисперсии полимеров используется также эквивалентный термин латекс. Частички полимеров имеют обычно размер 0,1—0,5 мкм. так что в литре эмульсии может содержаться 1016 индивидуальных частиц с площадью поверхности 2000 м'. Эмульсионная полимеризация — одна из разновидностей диспер сионной полимеризации. Другая разновидность дисперсионной полимеризации — это неводная дисперсионная полимеризация (НДП). Подобные полимеры также широко используются в лакокрасочной промышленности. Известны и другие полимеры, получаемые дисперсионной полимеризацией, которые мало применяются в технологии покрытий [41, 42]. Среди них можно упомянуть неионностабилизированные латексы, в которых стабилизирующими группами могут быть, например, цепи полиэтилен-гликоля [43], механизм стабилизации которыми такой же, как и в вводных дисперсиях (см. 2.7).
Типичная рецептура для эмульсионной полимеризации [44] кроме воды содержит примерно 50 % смеси мономеров, составленной с учетом получения необходимой Тс, ПАВ и другие коллоидные добавки, инициатор, буферные добавки для регулирования рН и фунгициды. В эмульсионной полимеризации используются такие «твердые» мономеры как винилацетат, метилметакрилат, стирол и газообразный винилхлорид. «Мягкими» мономерами являются бутилакрилат, 2-этилгексилакрилат, «винилверсатат» (Shell Chemicals) [5], сложные эфиры малеиновой кислоты и газообразные мономеры — этилен и винилиденхлорид.
Наиболее подходят для этих целей мономеры с умеренно низкой растворимостью в воде. Мономеры с очень низкой растворимостью трудно использовать. Могут использоваться и другие мономеры, например, кислоты, такие как акриловая и метакриловая, и мономеры, способствующие повышению адгезии. Важно, чтобы пленки коалесцировали после-испарения разбавителя. Минимальная температура пленкообразования (МТП) лакокрасочной композиции является характеристикой, определяемой Тс полимера, а также наличием ПАВ и негомогенностью полимерной композиции у поверхности [45]. Полимеры с более высокими Тс, которые не коалесцируют при комнатной температуре, могут коалесцировать при введении в композицию временного пластификатора или коалесцирующей добавки, такой как бензиловый спирт. Для эмульсии обычно определяют МТП, а не Тс полимера, так как трудно учесть все факторы, влияющие на МТП. Наиболее часто МТП лежит в пределах 0—10 °С. Для лакокрасочных материалов с большим количеством пигментов и наполнителей требуется эмульсия с более низким МТП.