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CELLOSIZE™ - Estabilización de emulsión

Estabilización de Emulsión

El látex sintético se usa ampliamente en pinturas a base de agua y formulaciones adhesivas. Estos látices están compuestos por polímeros insolubles en agua que deben permanecer coloidalmente estables cuando se almacenan, se someten a cizallamiento o se incorporan a una formulación. Hay dos técnicas principales para estabilizar las emulsiones de látex: estabilización electrostática y estabilización estérica. La estabilización electrostática surge de los grupos iónicos en la superficie de la partícula de látex que se repelen entre sí. La estabilización estérica ocurre cuando grupos voluminosos en la superficie de las partículas de látex evitan que las partículas se aglomeren. Estos grupos son típicamente tensioactivos o coloides protectores como CELLOSIZE ™ hidroxietilcelulosa.

Estabilización Estérica​

 

En la polimerización en emulsión, se generan radicales libres para iniciar la polimerización. Cuando está presente hidroxietilcelulosa (HEC) en la reacción, también se pueden generar radicales libres en la cadena principal de HEC. Estos sitios de radicales reactivos pueden iniciar la polimerización en emulsión de los monómeros en la reacción y hacer que la HEC se una químicamente al polímero formado. Cuando se produce este injerto, proporciona una acción coloide protectora óptima y permite una estabilidad de la emulsión drásticamente mejorada. La siguiente figura ilustra el mecanismo de reacción descrito.

Debido a la naturaleza hidrófila de la HEC injertada en el polímero, las moléculas de agua se "unen" a la superficie de las partículas de polímero. Esta agua "unida" actúa como una capa de transición entre el "agua libre" en la emulsión y la fase polimérica hidrófoba. Esto, a su vez, proporciona estabilidad a la emulsión. Este efecto se ilustra en el diagrama siguiente.

Este injerto de HEC en el polímero no es la única reacción que se produce durante la polimerización. La columna vertebral de HEC también se está escindiendo hasta cierto punto, lo que da como resultado fragmentos de HEC más pequeños. Las dos posibles rutas de reacción se producirán normalmente de forma simultánea, favoreciendo una ruta en función de la reactividad del monómero y la estructura química de la HEC. La HEC que no se injerta en el polímero no proporciona una estabilización óptima a la emulsión. Por esta razón, es importante comprender qué grado CELLOSIZE ™ es el más adecuado para su sistema. Las reacciones competitivas se ilustran a continuación.

Selección de grado

Como se mencionó anteriormente, la eficacia de injertar CELLOSIZE ™ en un polímero durante la polimerización en emulsión varía en función de la reactividad del monómero hacia los radicales intermedios. Saber cómo afectarán los monómeros de un sistema a la HEC permite seleccionar un grado con la estructura química óptima. Cuando se utiliza un grado óptimo, disminuye la cantidad de ingredientes estabilizadores (tanto tensioactivos como coloides protectores), lo que reduce el costo de la materia prima y reduce la adsorción de agua del látex.

Sistemas Vinílicos

Los monómeros vinílicos como el acetato de vinilo y el versatato de vinilo tienen una reactividad relativamente baja hacia los radicales intermedios. Esto significa que los radicales HEC generados en sistemas que contienen solo monómeros vinílicos preferirán la ruta de degradación. En los sistemas vinílicos es preferible utilizar CELLOSIZE ™ EP 09 como coloide protector. Este grado tiene 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 con los radicales intermedios. Estos sistemas favorecen la ruta de injerto para los radicales HEC. Este alto grado de injerto puede resultar en la formación de puentes de partículas de látex si las condiciones de reacción no se controlan adecuadamente. Esto finalmente conduce a la aglomeración del látex. En estos sistemas se recomienda usar un grado de peso molecular más bajo como CELLOSIZE ™ EP 09, QP 300 o QP 4400. También se recomienda usar mucho menos CELLOSIZE ™ que los sistemas vinílicos (0.2% máximo) y agregar el HEC a el sistema cerca del final o después de la adición de los monómeros.

Grados recomendados de CELLOSIZE ™ para polimerización en emulsión

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