Estabilidad de la emulsión
El látex sintético se utiliza ampliamente en formulaciones de recubrimientos y adhesivos a base de agua. Estos látex están compuestos de polímeros insolubles en agua en una micela que debe permanecer coloidalmente estable como gotas cuando se almacenan, se someten a cizallamiento o se incorporan a una formulación. La estabilidad de una emulsión se define como la capacidad del sistema para resistir cambios en sus propiedades físicas y químicas a lo largo del tiempo. Comercialmente, existen dos técnicas principales para estabilizar gotas en emulsiones de látex: estabilización electrostática y estabilización estérica. La estabilidad electrostática surge de los grupos iónicos en la superficie de la partícula de látex que se repelen entre sí. La estabilidad estérica ocurre cuando los grupos voluminosos en la superficie de las partículas de látex evitan que las partículas se aglomeren para prevenir la floculación. Estos grupos pueden ser surfactantes o coloides protectores como CELLOSIZE™ Hydroxyethyl Cellulose.
Estabilización estérica
En la polimerización en emulsión, un iniciador genera radicales libres para iniciar la polimerización. Estos radicales libres reaccionan con monómeros insolubles suspendidos en agua para iniciar la reacción de polimerización. Cuando la solución de reacción contiene hidroxietilcelulosa (HEC), también se pueden generar radicales libres en la estructura principal de la hidroxietilcelulosa. Estos sitios radicales reactivos también pueden participar en la polimerización en emulsión, provocando que la hidroxietilcelulosa se una químicamente a los monómeros en la reacción para convertirse en parte integral del polímero que se está formando. Cuando se produce este injerto, se proporciona un rendimiento coloidal protector óptimo y se mejora drásticamente la estabilidad de la emulsión. La figura a continuación ilustra el mecanismo de reacción descrito.
Debido a la naturaleza hidrófila (amante del agua) de la hidroxietilcelulosa injertada en el polímero, las moléculas de agua se unen a la superficie de las partículas de polímero. Esta agua unida actúa como emulsionante entre el agua libre de la emulsión y la fase hidrófoba del polímero. Esto, a su vez, proporciona estabilidad a la emulsión. Este efecto se ilustra en el diagrama a continuación.
Selección de grado
Como se mencionó anteriormente, la eficiencia de injertar CELLOSIZE™ en un polímero durante la polimerización en emulsión varía según la reactividad del monómero hacia los radicales intermedios. Conocer cómo los monómeros de un sistema afectan al HEC permite seleccionar un grado con la estructura química óptima. Al utilizar un grado óptimo, se reduce la cantidad de ingredientes estabilizadores (tanto surfactantes como coloides protectores), lo que reduce el costo de la materia prima y la adsorción de agua del látex.
Sistemas vinílicos
Los monómeros vinílicos, como el acetato de vinilo y el versatato de vinilo, presentan una reactividad relativamente baja frente a los intermediarios radicales. Esto significa que los radicales HEC generados en sistemas que contienen únicamente monómeros vinílicos preferirán el mecanismo de degradación. En sistemas vinílicos, es preferible utilizar CELLOSIZE™ EP 09 como coloide protector. Este grado presenta un patrón de sustitución de hidroxietilo diferente que reduce la tendencia a la escisión y promueve la reacción de injerto.
Sistemas acrílicos
Los monómeros acrílicos como el metacrilato de metilo, el acrilato de butilo y el acrilato de 2-etilhexilo son extremadamente reactivos a los radicales intermedios. Estos sistemas favorecen el mecanismo de injerto de los radicales HEC. Este alto grado de injerto puede provocar la formación de puentes en las partículas de látex si las condiciones de reacción no se controlan adecuadamente. Esto, en última instancia, favorece la floculación de las gotas micelares. En estos sistemas, se recomienda utilizar un grado de menor peso molecular, como CELLOSIZE™ EP 09, QP 300 o QP 4400. También se recomienda utilizar una cantidad mucho menor de CELLOSIZE™ que en los sistemas vinílicos (máximo 0,2 %) y añadir la HEC al sistema casi al final o después de la adición de los monómeros.
