emulsiepolymerisatie

Emulsiepolymerisatie is een veelgebruikte polymerisatiemethode waarbij een organische monomeerfase in kleine druppels wordt gedispergeerd in een waterige continu-fase. De druppels worden gestabiliseerd door oppervlakte-actieve stoffen (emulgatoren) en vaak door een beschermende colloïde zoals polyvinylalcohol. Een wateroplosbare initiator geeft vrije radicalen af in de waterfase, die vervolgens de monomeren in de druppels starten te polymeriseren. Het resultaat is een latex van kunststofdeeltjes in suspensie, met een hoog solids-gehalte en minimale coalescentie.

Typische monomeren zijn styreen, butadheen, acrylaten en vinylacetaat, vaak in mengsels. De initiatie gebeurt meestal in de waterfase met wateroplosbare startstoffen zoals kaliums persulfaat, soms via een redox-systeem om bij lagere temperaturen te werken. De polymerisatie kent twee belangrijkste fasen: nucleatie, waarbij kleine polymerisatiepartikels ontstaan, en groei, waarbij deeltjes doorgroeien door toevoer van monomeer. De oppervlakte-active stoffen en het beschermende colloïde helpen deeltjesstabiliteit te behouden en coalescentie te voorkomen. Het eindproduct is een latex met typisch een solids-gewichtpercentage van circa 40–60% en deeltjesgroottes in de orde van tientallen tot honderden nanometer.

Voordelen van emulsiepolymerisatie zijn onder meer het vermogen om water-onoplosbare monomeren te polymeriseren, hoge polymerisatiesnelheden, efficiënte warmteafvoer en controle over deeltjesgrootte en dispersie. Deze methode wordt veel toegepast in verf en coatings, lijmen, kunststof-additieven en papierindustrie. Nadelen omvatten onder meer de noodzaak van stabilisatoren en mogelijk residuale emulgatoren of initiatoren, milieukwesties bij sommige systemen en de behoefte aan procescontrole om coagulatie en onjuiste deeltjesgroottes te voorkomen.