Polimerisació en emulsió

La polimerisació en emulsió és un tipo de polimerisació per radicals lliures que generalment comença en una emulsió d'aigua, monòmer i tensioactivos. El tipo més comú de polimerisació en emulsió és una emulsió d'oli en aigua, en la qual les gotes de monòmer (l'oli) es emulsionan (en tensioactivos) en una fase contínua d'aigua. Els polímero solubles en aigua, com certs poli(alcohols vinílicos) o hidroxietilcelulosas, també es poden usar per a actuar com emulsionantes/estabilisadors. El nom polimerisació en emulsió és un nom inapropiat que sorgix d'un error històric. En lloc d'ocórrer en gotes d'emulsió, la polimerisació té lloc en les partícules de làtex/coloides que es formen espontàneament en els primers minuts del procés. Estes partícules de làtex tenen típicament un tamany de 100 nm i estan fetes de moltes cadenes d'polímero individuals. Les partícules no poden coagularse entre sí perque cada partícula està rodejada pel tensioactivo («sabó»), en lo que la càrrega del tensioactivo repelix atres partícules electrostáticamente. Quan els polímero solubles en aigua s'usen com a estabilisadors en lloc del tensoactivo, la repulsió entre les partícules sorgix perque estos polímero solubles en aigua formen una «capa peluda» al voltant d'una partícula que repelix atres partícules, perque juntar les partícules implicaria comprimir estes cadenes.

La polimerisació en emulsió s'usa per a fabricar varis polímero comercialment importants. Molts d'estos polímero s'usen com a materials sòlits i deuen aïllar-se de la dispersió acuosa despuix de la polimerisació. En atres casos, la dispersió en sí mateixa és el producte final. Una dispersió resultant de la polimerisació en emulsió a sovint es diu làtex (especialment si es deriva d'un caucho sintètic) o una emulsió (encara que «emulsió» estrictament parlant es referix a una dispersió d'un líquit inmiscible en aigua). Estes emulsions troben aplicacions en adhesius, pintures, recobriment de paper i recobriment textils. A sovint es preferixen als productes en base de dissolvents en estes aplicacions per l'absència de composts orgànics volàtils (COV) en ells.

En una polimerisació en emulsió, el tensoactivo és dissolt en aigua fins a alcançar la concentració micelar crítica (CMC). L'interior de la gota o micela proveïx el lloc necessari per a la polimerisació. Després s'agrega el monòmer (estireno, metacrilato de metilo, clorur de vinil...) i un iniciador radicalario soluble en aigua, permaneixent el producte en agitació vigorosa constant.

Ventages de la polimerisació en emulsió:

• Els polímero d'alt pes molecular poden fabricar-se a velocitats de polimerisació ràpides. Pel contrari, en la polimerisació de radicals lliures en bloc i en dissolució, existix una compensació entre el pes molecular i la velocitat de polimerisació.
• La fase contínua d'aigua és un excelent conductor de calor, permetent velocitats de polimerisació ràpides sense pèrdua de control de temperatura.
• Com les molècules de polímero estan contingudes dins de les gotes o micela, la viscosidad del mig de reacció permaneix prop de la de l'aigua i no depén del pes molecular.
• El producte final pot usar-se tal com i generalment no necessita ser alterat o processat.

Desventages de la polimerisació en emulsió:

• Els tensioactivos i atres adyuvantes de polimerisació permaneixen en l'polímero o són difícils d'eliminar.
• Per als polímero secs (aïllats), l'eliminació d'aigua és un procés que requerix molta energia.
• Les polimerisació en emulsió generalment estan dissenyades per a operar a una alta conversió de monòmer a polímero. Açò pot donar com resultat una transferència de cadena significativa a l'polímero.
• No es pot usar per a polimerisació de condensació, polimerisació iònica o polimerisació de Ziegler-Natta, encara que es coneixen algunes excepcions.

Aplicacions

Els polímero produïts per polimerisació en emulsió es poden dividir aproximadament en tres categories:

• Cauchos sintètics
  • Algun Caucho estireno-butadieno (SBR)
  • Algun polibutadieno

• • Policloropreno (neopreno)
  • Caucho nitril
  • Caucho acrílic
  • Fluoroelastómero (FKM)

• Plàstics
  • Algunes calitats de PVC
  • Algunes calitats de poliestireno
  • Alguns graus de PMMA
  • Terpolímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno (Acrilonitrilo butadieno estireno|ABS)
  • Fluorur de polivinilideno
  • Fluorur de polivinilo
  • PTFE

• Làtex o Dispersió (és dir, polímero venuts com a dispersió acuosas)
  • Acetat de polivinilo
  • Copolímers d'acetat de polivinilo
  • Poliacrilatos
  • Estireno-butadieno
  • VAE (acetat de vinil-copolímers de etileno)