Emulsiestabilisatie

    Synthetische latex wordt op grote schaal gebruikt in verf- en lijmformules op waterbasis.  Deze latexen zijn samengesteld uit in water onoplosbare polymeren die colloïdaal stabiel moeten blijven wanneer ze worden opgeslagen, aan afschuiving worden onderworpen of in een formulering worden opgenomen.  Er zijn twee belangrijke technieken om latexemulsies te stabiliseren: elektrostatische stabilisatie en sterische stabilisatie.  Elektrostatische stabilisatie ontstaat door ionische groepen aan het oppervlak van het latexdeeltje die elkaar afstoten.  Sterische stabilisatie treedt op wanneer grote groepen aan de oppervlakte van de latexdeeltjes de deeltjes niet laten samenklonteren.  Deze groepen zijn typisch oppervlakte-actieve stoffen of beschermende colloïden zoals CELLOSIZE™ Hydroxyethyl Cellulose.

Sterische Stabilisatie

Bij emulsiepolymerisatie worden vrije radicalen gegenereerd om de polymerisatie te initiëren.  Wanneer hydroxyethylcellulose (HEC) in de reactie aanwezig is, kunnen er ook vrije radicalen worden gegenereerd op de HEC- ruggengraat.  Deze reactieve radicalen kunnen de emulsiepolymerisatie van de monomeren in de reactie intiteren en ervoor zorgen dat de HEC chemisch wordt gebonden aan het gevormde polymeer.  Wanneer deze enting plaatsvindt, zorgt het voor een optimale beschermende colloïdale werking en zorgt het voor een drastisch verbeterde stabiliteit van de emulsie.  De onderstaande figuur illustreert het beschreven reactiemechanisme.
Door de hydrofiele aard van HEC die op het polymeer is geënt, worden watermoleculen "gebonden" aan het oppervlak van de polymeerdeeltjes.  Dit "gebonden" water fungeert als een overgangslaag tussen "vrij water" in de emulsie en de hydrofobe polymeerfase.  Dit zorgt op zijn beurt voor stabiliteit in de emulsie.  Dit effect wordt geïllustreerd in het onderstaande diagram.
Deze enting van HEC op het polymeer is niet de enige reactie die tijdens de polymerisatie optreedt.  De ruggengraat van HEC wordt ook tot op zekere hoogte gekloofd, wat resulteert in kleinere HEC-fragmenten.  De twee mogelijke reactieroutes zullen normaal gesproken gelijktijdig optreden, waarbij één route de voorkeur krijgt op basis van de reactiviteit van het monomeer en de chemische structuur van de HEC.   HEC die niet geënt is op het polymeer geeft geen optimale stabilisatie aan de emulsie.  Daarom is het belangrijk om te begrijpen welke CELLOSIZE™-kwaliteit het meest geschikt is voor uw systeem.  De concurrentiereacties worden hieronder geïllustreerd.

Pruduct keuze

Zoals hierboven vermeld, varieert de efficiëntie van het enten van CELLOSIZE™ op een polymeer tijdens de emulsiepolymerisatie op basis van de reactiviteit van het monomeer ten opzichte van radicale tussenproducten. Als men weet hoe de monomeren in een systeem HEC zullen beïnvloeden, kan men een type met de optimale chemische structuur selecteren. Wanneer een optimale kwaliteit wordt gebruikt, verlaagt het de hoeveelheid stabilisatorbestanddelen (zowel oppervlakteactieve stoffen als beschermende colloïden), waardoor de kosten van de grondstoffen worden verlaagd en de wateradsorptie van de latex wordt verlaagd.

 
Vinylsystemen

Vinylachtige monomeren zoals vinylacetaat en vinylpersataat hebben een relatief lage reactiviteit ten opzichte van radicale tussenproducten.  Dit betekent dat HEC-radicalen die worden gegenereerd in systemen die alleen vinylmonomeren bevatten, de voorkeur zullen geven aan de degradatieroute.  In vinylsystemen heeft het de voorkeur om CELLOSIZE™ EP 09 te gebruiken als beschermend colloïde.  Deze kwaliteit heeft een ander hydroxyethylsubstitutiepatroon dat de neiging tot splijten vermindert en de entingreactie bevordert.

 
Acrylsystemen

Acrylmonomeren zoals methylmethacyrlaat, butylacrylaat en 2-ethylhexylacrylaat zijn uiterst reactief ten opzichte van radicale tussenproducten.  Deze systemen zijn gunstig voor de entingroute voor HEC-radicalen.  Deze hoge graad van enting kan leiden tot latex deeltjes overbrugging als de reactievoorwaarden niet goed worden gecontroleerd.  Dit leidt uiteindelijk tot latex agglomeratie.  In deze systemen wordt aanbevolen om een lagere moleculaire gewichtsklasse te gebruiken zoals CELLOSIZE™ EP 09, QP 300 of QP 4400.  Het wordt ook aanbevolen om veel minder CELLOSIZE™ te gebruiken dan vinylsystemen (maximaal 0,2%) en de HEC aan het systeem toe te voegen aan het einde of na de toevoeging van de monomeren.

Aanbevolen CELLOSIZE™-kwaliteiten voor emulsiepolymerisatie

 

Ontvang een voorbeeld

EMEA +31.43.711.01.00