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CELLOSIZE™ - Stabilisation de l'émulsi

Stabilisation de l'émulsion

Le latex synthétique est largement utilisé dans les formulations de peintures et d'adhésifs à base d'eau. Ces latex sont composés de polymères insolubles dans l'eau qui doivent rester colloïdalement stables lorsqu'ils sont stockés, soumis à un cisaillement ou incorporés dans une formulation. Il existe deux techniques principales pour stabiliser les émulsions de latex: la stabilisation électrostatique et la stabilisation stérique. La stabilisation électrostatique provient de groupes ioniques à la surface de la particule de latex qui se repoussent. La stabilisation stérique se produit lorsque des groupes volumineux à la surface des particules de latex empêchent les particules de s'agglomérer. Ces groupes sont généralement des tensioactifs ou des colloïdes protecteurs tels que CELLOSIZE ™ Hydroxyéthyl Cellulose.

Stabilisation stérique

Dans la polymérisation en émulsion, des radicaux libres sont générés pour initier la polymérisation. Lorsque l'hydroxyéthylcellulose (HEC) est présente dans la réaction, des radicaux libres peuvent également être générés sur le squelette HEC. Ces sites radicaux réactifs peuvent favoriser la polymérisation en émulsion des monomères dans la réaction et provoquer la liaison chimique du HEC au polymère formé. Lorsque ce greffage se produit, il fournit une action colloïdale protectrice optimale et permet une stabilité de l'émulsion considérablement améliorée. La figure ci-dessous illustre le mécanisme de réaction décrit.
En raison de la nature hydrophile du HEC greffé sur le polymère, les molécules d'eau sont "liées" à la surface des particules de polymère. Cette eau "liée" agit comme une couche de transition entre "l'eau libre" dans l'émulsion et la phase polymère hydrophobe. Ceci assure à son tour la stabilité de l'émulsion. Cet effet est illustré dans le diagramme ci-dessous.
 
Ce greffage de HEC sur le polymère n'est pas la seule réaction se produisant lors de la polymérisation. Le squelette de HEC est également clivé dans une certaine mesure, ce qui entraîne des fragments de HEC plus petits. Les deux voies de réaction possibles se produiront normalement simultanément, une voie étant privilégiée sur la base de la réactivité du monomère et de la structure chimique du HEC. Une HEC qui n'est pas greffée sur le polymère n'apporte pas une stabilisation optimale de l'émulsion. Pour cette raison, il est important de comprendre quel grade CELLOSIZE ™ est le mieux adapté à votre système. Les réactions concurrentielles sont illustrées ci-dessous.

Sélection du grade

Comme mentionné ci-dessus, l'efficacité du greffage de CELLOSIZE ™ à un polymère pendant la polymérisation en émulsion varie en fonction de la réactivité du monomère vis-à-vis des intermédiaires radicalaires. Savoir comment les monomères dans un système affecteront HEC permet de sélectionner une nuance avec la structure chimique optimale. Lorsqu'une qualité optimale est utilisée, elle réduit la quantité d'ingrédients stabilisants (à la fois les tensioactifs et les colloïdes protecteurs), ce qui réduit le coût des matières premières et l'absorption d'eau du latex.
 

Systèmes vinyliques

Les monomères vinyliques comme l'acétate de vinyle et le versatate de vinyle ont une réactivité relativement faible vis-à-vis des intermédiaires radicalaires. Cela signifie que les radicaux HEC générés dans des systèmes contenant uniquement des monomères vinyliques préféreront la voie de dégradation. Dans les systèmes vinyliques, il est préférable d'utiliser CELLOSIZE ™ EP 09 comme colloïde protecteur. Cette qualité a un modèle de substitution hydroxyéthyle différent qui réduit la tendance au clivage et favorise la réaction de greffage.


 
Systèmes acryliques

Les monomères acryliques comme le méthacyrlate de méthyle, l'acrylate de butyle et l'acrylate de 2-éthylhexyle sont extrêmement réactifs vis-à-vis des intermédiaires radicalaires. Ces systèmes favorisent la voie de greffage des radicaux HEC. Ce degré élevé de greffage peut entraîner un pontage des particules de latex si les conditions de réaction ne sont pas correctement contrôlées. Cela conduit finalement à une agglomération de latex. Dans ces systèmes, il est recommandé d'utiliser un grade de poids moléculaire inférieur comme CELLOSIZE ™ EP 09, QP 300 ou QP 4400. Il est également recommandé d'utiliser beaucoup moins de CELLOSIZE ™ que les systèmes vinyliques (0,2% maximum) et d'ajouter le HEC à le système près de la fin ou après l'addition des monomères.

 

Grades CELLOSIZE ™ recommandés pour la polymérisation en émulsion

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