Emulsjonspolymerisering

Emulsjonspolymerisering er en radikaldrevet polymerisasjonsmetode der monomerer som er dispersert i vann dannes til små dråper og polymeriseres i den vannbaserte fasen. Resultatet er en latex – en disperasjon av kolloidale polymerpartikler i vann – som brukes direkte som beleggmateriale og i mange industriprodukter. Metoden gjør det mulig å fremstille høy-molekylvekts polymerer med lav viskositet og god varmeavledning, samtidig som varmeutviklingen kan kontrolleres effektivt.

Et typisk oppsett inkluderer vannfase, monomerer i dråper, overflateaktive midler for stabilisering og et beskyttende kolloid (for eksempel polyvinylalkohol). Radikaler genereres i vannfasen ved hjelp av et vannløselig initiator, som ofte løsnes ved oppvarming (for eksempel kaliumpersulfat). Det finnes to hovednukleasjonsveier: nyetablering av partikler i mikeller dannet av overflateaktiverende midler, og direkte polymerisering inne i monomerdråpene. Partikkelveksten skjer etter hvert som monomer diffunderer inn i de dannede partikler, og stabilisatorene hindrer uønsket koagulering.

Vanlige monomerer er styren, vinylacetat, butadien, methyl metakrylat og andre akrylater og vinylforbindelser. Reaksjonstemperaturen ligger ofte i området 60–90 °C med kontrollert tilførsel av initiator og monomer. Latexpartikkelstørrelsen er typisk i området 50–500 nanometer, avhengig av stabilisatorer, initiatornivå og reaksjonsbetingelser.

Emulsjonspolymerisering brukes bredt i malings- og belegningsindustrien, lim og papirbehandling, og som grunnlag for forskjellige latexer og elastomerer. Fordeler inkluderer lav viskositet ved høy molekylvekt og god varmehåndtering, mens utfordringer omfatter vaskbare restprodukter av overflateaktiverende middel og behov for streng kontroll av stabilitets- og koaguleringsparametere.