M a ria n S ta r z a k * **
Tendencje rozwoju wodnych dyspersji polimerowych* **
Prace rozwojowe nad wodnymi dyspersjami polimerowymi koncentrują się na doskonaleniu ich stabilności i reologii, od których zależy łatwość stosowania oraz właściwości syntezowanych - poprzez dyspersje - polimerów w postaci: powłok filmów, membran, spoin, proszków, granulatów itp., które muszą spełniać wymagania produktów, które współ(tworzą)• W obszarze właściwości dyspersji prace dotyczą technik polimeryzacji (wielostopniowe, preemulsje) oraz doboru takich środków pomocniczych, aby ich najczęściej negatywny wpływ na właściwości polimerów był ograniczony do minimum, a przez to możliwości potencjalnie tkwiące w syntezowanych polimerach były w pełni wykorzystane. W obszarze właściwości polimerów ,Jprace dotyczą poszukiwania i optymalnego doboru monomerów podstawowych i monomerów pomocniczych (nośników grup funkcyjnych, substancji sieciujących) oraz sterowania strukturą cząstek (core shell, hybrydowe) i cząsteczek (liniowe, rozgałęzione, usieciowane). Tendencje te zilustrowano polską literaturą patentową, w której znajduje się odniesienie do patentowej literatury światowej.
Słowa kluczowe: dyspersje polimerowe, lateksy, monomery winylowe, polimery winylowe
Research and development trends of aqueous dispersions of polymers
The main purpose of R & D works on aqueous polymer dispersions is the improvement of their stability and rheology properties as these factors influence the capability of their application and the properties of the final products which are e.g. binders, paints, adhesives.
In the subject of the properties of polymer dispersions the works are focused on the polymerization techniques (multi-stage polymerization, preemulsions, etc.) and the selection of the best auxiliary aids in order to
reduce their negative influence on the properties of polymers.
In the subject of properties of polymers the main purpose of works is to find and to select the optimal principal monomer and auxiliary monomers (which are carriers of the functional groups or crosslinking substances) and determine structure of particles (core-shell, hybrid particle) and molecules (linear, branched or crosslinked).
The base for this review is the Polish patent literature which often refers to international inventions.
Key words: polymer dispersions, latices, vinyl monomers, vinyl polymers
1. Wprowadzenie
Wodne dyspersje polimerowe mają zastosowanie w wielu dziedzinach gospodarki, a także w życiu co
dziennym. Ma to miejsce zwłaszcza obecnie, gdy świa
doma ochrona środowiska jest koniecznym elementem polityki gospodarczej państwa. Dla przykładu, w od
niesieniu do farb, lakierów, czy klejów, których użyt
kownikami są, obok instytucjonalnych, bardzo liczni anonimowi odbiorcy indywidualni, jedyną możliwością odciążenia środowiska naturalnego od ogromnej ilości na ogół szkodliwych rozpuszczalników organicznych jest użycie dyspersji wodnych.
Pierwowzorem dla dzisiejszych wodnych dysper
sji polimerowych było syntezowane przez drzewa kau
czukowe Hevea brasiliensis mleczko nazwane przez botaników lateksem. Termin ten stosowany jest zamien-
* Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Kauczuków i Tworzyw Winylowych, Oświęcim
** referat w ygłoszony na Konferencji Naukowej “Materiały Polimerowe - Pomerania Piast 2001”, 6-8 czerwca 2001 r., Szczecin - Międzyzdroje
S fa A tw t& U f, nr 2 marzec - kwiecień 2002 r. TOM 6
rsja polimerowa ____________
nie z bardziej ogólnym terminem dyspersje polimero
we, określającym wodne zawiesiny polimerów, w tym także elastomerów. Lateks naturalny jest wodną zawie
siną kauczuku izoprenowego. Od dawien dawna wy
korzystywany przez człowieka, był inspiracją i wzo
rem dla technologii otrzymywania polimerowych dys
persji wodnych, tj. polimeryzacji emulsyjnej.
Produktem polimeryzacji emulsyjnej jest układ dwufazowy, w którym nierozpuszczalny w wodzie związek wielkocząsteczkowy jest rozproszony w fazie wodnej. Polimeryzacja emulsyjna najogólniej polega na rodnikowej polimeryzacji lub kopolimeryzacji mniej lub bardziej hydrofobowych monomerów i komono- merów, stanowiących fazę węglowodorową w postaci kropli zdyspergowanych w wodzie. Sama polimeryza
cja jest inicjowana rodnikowo i w zasadzie nie zacho
dzi w kroplach monomerów, a w micelach emulgatora, do których monomery dyfundują z kropel.
Przemysłowo wytworzone dyspersje wodne sta
nowią albo pośredni etap w procesach otrzymywania elastomerów, jak lateksy klasycznych kauczuków emul
syjnych: butadienowych, butadienowo-styrenowych, butadienowo-akrylonitrylowych (nitrylowych), izopre- nowych, chloroprenowych lub plastomerów, jak dys
persje polichlorku winylu), z których polimer wydziela się przez koagulację (wytrącanie) i suszenie bądź su
szenie rozpyłowe, albo też stanowią produkt finalny, jak dyspersje homo- i kopolimerów butadienu, chloro
prenu, izoprenu, styrenu, octanu winylu, chlorku wi
nylu, chlorku winylidenu, winylopirydyny, met(akry- lanów), maleinianów, kwasu akrylowego, akryloami- du i innych monomerów specjalnych.
W ostatnich latach znaczącą pozycję zyskują tzw.
polimery reemulgowalne, tj. wysuszone do postaci prosz
ku dyspersje polimerów i kopolimerów winylowych mające zdolność powtórnego dyspergowania w wodzie bez udziału dodatkowych środków pomocniczych.
2. Właściwości dyspersji a właściwości (ko)polime- rów [i-6]
Należy odróżnić właściwości dyspersji, ich sta
bilność i reologię, od których zależy łatwość i warunki stosowania, od właściwości polimerów syntezowanych poprzez dyspersje w postaci jako powłok, filmów, mem
bran, spoin, proszków, granulatów itp., które muszą spełniać wymagania produktów, jakie (współtworzą.
Właściwości dyspersji i właściwości syntezowa
nych polimerów są ze sobą ściśle powiązane i trudno jest sterować nimi oddzielnie. Zależą one przede wszystkim od rodzaju i ilości użytych monomerów, komonomerów, emulgatorów, koloidów ochronnych, sposobu prowadze
nia polimeryzacji oraz od rodzaju i ilości innych środ
ków pomocniczych jak: regulatory masy cząsteczkowej, dyspergatory, stabilizatory, sole nieorganiczne, polielek- trolity, stopery, regulatory lepkości, związki chelatujące.
Właściwości dyspersji zależą najbardziej od ro
dzaju użytych monomerów. Dzisiaj mniejsze znacze
nie mają dyspersje homopolimeryczne. Zaś w przypad
ku powszechnie stosowanej kopolimeryzacji istotnym ograniczeniem są duże różnice we współczynnikach re
aktywności monomerów, których, w przypadku poli
meryzacji emulsyjnej w środowisku wodnym, nie moż
na do końca przezwyciężyć. Niektóre układy mono
merów, np. styrenu i octanu winylu w ogóle nie podda
ją się kopolimeryzacji. Innym ograniczeniem jest róż
na rozpuszczalność monomerów w wodzie, co powo
duje, że dyfuzja monomerów o większej rozpuszczal
ności do miceli, w których zachodzi polimeryzacja, jest większa, a więc i skład kopolimeru będzie odmienny od oczekiwanego na podstawie współczynników reak
tywności i składu wyjściowego monomerów. Będzie on wzbogacony o monomer bardziej rozpuszczalny.
Aby zapewnić regulację chemicznej jednorodno
ści składu kopolimerów stosuje się technikę polegają
cą na podawaniu w sposób ciągły poszczególnych mo
nomerów oddzielnie lub mieszaniny monomerów do środowiska reakcji, tj. do wody emulsyjnej zawierają
cej emulgator i/lub koloid ochronny i pozostałe skład
niki układu. Szybkość dozowania mieszaniny komo
nomerów i ilość inicjatora zwykle dobiera się tak, aby przy założonej temperaturze stężenie nieprzereagowa- nych monomerów było stałe, co oznacza, że szybkość polimeryzacji jest równa szybkości podawania mono
merów.
Opisana technika nie rozwiązuje do końca pro
blemu stabilności i jednorodności dyspersji. Inne są warunki tworzenia się cząstek polimeru w początko
wym etapie procesu, kiedy stężenie emulgatora i/lub koloidu ochronnego w środowisku reakcji, a więc i stę
żenie miceli, a tym samym powstających cząstek jest bardzo duże, a inne pod koniec polimeryzacji, kiedy wprowadzane monomery nie są od razu emulgowane i w zetknięciu z dużą ilością małych cząstek mogą wy
wołać destabilizację dyspersji.
Dyspersje charakteryzują: rozmiar cząstek i jego rozkład, pH, lepkość, temperatura zeszklenia polimeru i minimalna temperatura tworzenia filmu,
Ze względu na rozmiar cząstek dyspersje umow
nie dzieli się najczęściej na drobnodyspersyjne (drob
noziarniste), o rozmiarze cząstek od ok. 10 do 500 nm (0,01-0,5 jam) i grubodyspersyjne (gruboziarniste) o rozmiarze cząstek od ok. 500 do 5000 nm i więcej (0,5 do 5 |im). W skrajnym przypadku cząstki dyspersji są makrocząsteczkami, np. gdy polimer jest usieciowany.
Rozmiar cząstek dyspersji zależy przede wszyst
kim od ilości i rodzaju środków powierzchniowo-czyn- nych tj. emulgatorów i/lub koloidów ochronnych. Z reguły dyspersje drobnoziarniste otrzymuje się z za
stosowaniem emulgatorów jonowych i niejonowych, a dyspersje gruboziarniste używając koloidów ochron
nych i emulgatorów polimerycznych. Dodatkowymi czynnikami są: zawartość elektrolitów i polielektroli- tów w fazie wodnej, temperatura polimeryzacji, szyb
kość mieszania. Rozmiar, a zwłaszcza rozkład rozmia
ru cząstek, zależy jeszcze od wspomnianych wcześniej
TOM 6 marzec - kwiecień 2002 r.
S łe w & w te n tf' nr 2
technik prowadzenia polimeryzacji, określających wa
runki tworzenia się cząstek polimeru w początkowym i końcowym etapie polimeryzacji. Im mniejsze cząstki zawiera dyspersja, tym powłoki z nich otrzymywane mają lepszy połysk, więcej wiążą pigmentu i wypeł
niaczy, mają lepszą odporność na wodę. Ze wzrostem rozmiaru cząstek zwiększa się matowość powłok i prze
puszczalność pary, co jest ważne również podczas su
szenia.
Rozmiar cząstek dyspersji odgrywa zasadniczą rolę w przypadku impregnacji podłoży porowatych, ta
kich jak papier, tkanina, skóra, drewno, tynk, beton oraz w przypadku dyspersji przeznaczonych na farby i kle
je. Małe cząstki ze względu na rozmiar i ruchliwość łatwo wnikają do porowatego podłoża. Jednakże ist
nieje również niebezpieczeństwo ich migracji ku po
wierzchni, co może doprowadzić do zubożenia w poli
mer materiału impregnowanego i osłabienia wiązania powłoki z podłożem (pęcherzykowanie i złuszczenie się powłoki).
Ważnym parametrem użytkowym wiążącym się ściśle z rozmiarem i rozkładem rozmiaru cząstek dys
persji jest jej lepkość. Dyspersje są zwykle cieczami nienewtonowskimi - strukturalnymi. Lepkość ich ma
leje ze wzrostem naprężenia ścinającego. Przyczyną występowania lepkości strukturalnych w dyspersjach jest czasowe unieruchomienie cząstek w miejscu ich stykania się ze sobą (duże stężenie cząstek) pod wpły
wem sił Van der Waalsa lub sił elektrostatycznych. Siły te prowadzą do ograniczenia ruchów Browna i utwo
rzenia stosunkowo stabilnych struktur szkieletowych.
Pod wpływem dostatecznie wysokiego naprężenia ści
nającego następuje zniszczenie tego rodzaju struktur, powodując przejście ze stanu gęstopłynnego w stan płynny, czemu z kolei towarzyszy wzrost szybkości ścinania. Lepkość dyspersji zależy od stężenia polime
ru, rodzaju emulgatora i/lub koloidu ochronnego, za
wartości elektrolitów (soli nieorganicznych) i polielek- trolitów oraz stopnia ich zjonizowania w fazie wodnej tworzącej środowisko reakcji (pH). Regulację lepkości i właściwości tiksotropowych dyspersji polimerowych można realizować przez dobór ilości i rodzaju emulga
torów, koloidów ochronnych oraz substancji regulują
cych lepkość, tzw. zagęstników (termin błędny, ale po
wszechnie używany) tworzonych “in situ”, w czasie polimeryzacji np. soli poli(kwasu akrylowego) lub jego kopolimerów i pochodnych, bądź wprowadzanych do
datkowo (zewnętrznie) zagęstników akrylowych, ce
lulozowych lub poliuetanowych.
Bardzo ważnymi właściwościami użytkowymi dyspersji są: minimalna temperatura tworzenia filmu (MTTF) oraz temperatura zeszklenia (Tg) polimeru.
MTTF zależy od mechanizmu tworzenia się po
włoki z dyspersji wodnej polegającego na koalescencji i lepkoelastycznym zlewaniu się cząstek podczas wy
sychania w czasie usuwania wody zarówno do atmos
fery, jak i do podłoża. MTTF zwykle jest równa lub niższa od Tg.
Powyżej MTTF koalescencja cząstek dyspersji nie zachodzi i dyspersja nie tworzy powłoki. Aby do-
_____________ dyspersja po(i\
stosować MTTF do warunków aplikacji można stoso
wać plastyfikatory lub koalescenty będące najczęściej wysokowrzącymi hydrofilnymi rozpuszczalnikami or
ganicznymi. Koalescenty polepszają zwilżalność pod
łoża i zwiększają stabilność i odporność dyspersji na zmienne cykle temperaturowe.
Temperatura zeszklenia polimeru (kopolimeru) wpływa na takie właściwości użytkowe powłoki, jak:
elastyczność, twardość, odporność na szorowanie (ście
ralność). Zależy ona od budowy chemicznej merów tworzących polimer. W przypadku kopolimeru jest wiel
kością addytywną odpowiadającą udziałom poszcze
gólnych merów w kopolimerze.
3. Rodzaje dyspersji i ich charakterystyka
Tendencje rozwoju najbardziej rozpowszechnio
nych rodzajów wodnych dyspersji polimerowych zilu
strowano polską literaturą patentową, w której znajdu
je się odniesienie do patentowej literatury światowej.
Jednym z ważnych obszarów zastosowania dys
persji polimerowych jest produkcja szerokiego asorty
mentu wodorozcieńczalnych wyrobów lakierowych, wypraw elewacyjnych, klejów i apretur dla przemysłu włókienniczego. Pierwszym polimerem wykorzystywa
nym na szeroką skalę już w latach 50. do otrzymywa
nia przydatnych do tego celu dyspersji był poli(octan winylu). Obecność w makrocząsteczce tego polimeru silnie polarnych grup: - hydroksylowych -OH, es
trowych -COOR i karboksylowych -COOH sprawia, że polimer ten wykazuje dobrą przyczepność do róż
nych powierzchni. Jednakże wysoka temperatura ze
szklenia wynosząca ok. 40°C powoduje, że w tempera
turach otoczenia tworzy on twarde, kruche powłoki.
Zastosowanie dyspersji wodnych poli(octanu winy
lu) jako spoiw wymaga wprowadzenia środków upla
styczniających, którymi są najczęściej alkiloestry kwasu ftalowego, adypinowego lub sebacynowego stosowa
ne w ilościach 5-15% w odniesieniu do polimeru. Wadą tak zmiękczonego polimeru jest to, że po utworzeniu powłoki plastyfikator migruje ku powierzchni, co czy
ni polimer mało odpornym na zabrudzenia.
Poli(octan winylu) nie jest także odporny na sil
nie alkaliczne środowisko, łatwo ulega hydrolizie. Te negatywne cechy użytkowe dyspersji poli(octanu wi
nylu) potęguje jeszcze fakt, że są one otrzymywane w obecności hydrofilowych koloidów ochronnych, po
lialkoholu winylowego) lub eterów celulozy. Czyni to polimer mało odpornym na działanie wody powodując jego pęcznienie. Nie dziwi więc fakt, że homopolime- ry octanu winylu w 70% globalnej produkcji są uży
wane do sporządzania klejów i procent ten systema
tycznie wzrasta.
Dyspersje kopolimerów octanu winylu z alkilo- estrami nienasyconych kwasów karboksylowych, met(akrylowego), maleinowego itp. oraz etylenu w porównaniu z polioctanem winylu) tworzą powłoki o
nr 2 marzec - kwiecień 2002 r. TOM 6
•sja potimeroWa
dużo lepszej odporności na hydrolizę alkaliczną, na działanie wody, są bardziej wytrzymałe termicznie i odporne na ultrafiolet (UV). Około 80% dyspersji ko
polimerów octanu winylu znajduje zastosowanie do produkcji farb emulsyjnych.
Kopolimery zację octanu winylu z chlorkiem wi
nylu i odpowiednio dobranymi komonomerami wg [7]
prowadzi się w obecności 0,5-10% koloidów ochron
nych i ewentualnie emulgatorów anionowych, katio
nowych i niejonowych w temp. 40-90°C, przy czym monomery dozuje się do środowiska reakcji w ten spo
sób, że chlorek winylu dozuje się w czasie krótszym o 10-70% od czasu dozowania całkowitej ilości mono
merów. Ma to na celu radykalne obniżenie w dysper
sjach zawartości nieprzereagowanego chlorku winylu.
Na właściwości koloidofizyczne i użytkowe wod
nych dyspersji kopolimerów octanu winylu, estrów kwasu akrylowego i estrów kwasu maleinowego zasad
niczy wpływ wywiera rozmiar cząstek kopolimeru i związana z nim lepkość. Na ogół dyspersje otrzymy
wane w obecności koloidów ochronnych zawierają cząstki dużych rozmiarów, rzędu dziesiątek pm. Za
stosowanie emulgatorów prowadzi do otrzymywania dyspersji drobnoziarnistych, rzędu setnych pm, a za
stosowanie mieszaniny emulgatorów i koloidów ochronnych prowadzi do otrzymania dyspersji o cząst
kach kopolimeru pośrednich, rzędu dziesiątych pm.
Dyspersje te są mało podatne na sterowanie rozmiarem cząstek, co sprawia, że ich lepkości są często przypad
kowe. W celu uzyskania określonych lepkości dysper
sje te wymagają uśrednienia przez łączenie partii pro
duktu o różnych lepkościach.
Według polskiego zgłoszenia patentowego [8]
sposób wytwarzania dyspersji wodnych kopolime
rów octanu winylu polega na jego kopolimeryzacji w temp. 75-78 °C z akrylanem etylu i/lub maleinianem dwubutylu. Mieszanina monomerów zawiera 40-70%
octanu winylu, a proces prowadzi się w obecności 4,5- 6,5 cz. wag., w odniesieniu do 100 cz. wag. monomerów, układu emulgatorów złożonego z emulgatora niejonowe
go, oksyetylowanych alkoholi tłuszczowych zawierają
cych 17-18 atomów węgla w cząsteczce i koloidu ochron
nego, hydroksyetylocelulozy o stopniu podstawienia 2,5 lub oksyetylowanych nienasyconych alkoholi tłuszczo
wych i mieszaniny hydroksyetylocelulozy i polialkoho
lu winylowego) o stopniu zmydlenia 88 i stopniu poli
meryzacji 1500, przy czym zawartość emulgatora niejo
nowego w ogólnej ilości środków powierzchniowo-czyn- nych wynosi 66-80%, a zawartość hydroksyetylocelulo
zy w mieszaninie z polialkoholem wynosi 16-20%.
Dyspersje kopolimerów octanu winylu z estrami kwasów akrylowego i maleinowego modyfikowanych kwasem karboksylowym lub amidem o regulowanym rozmiarze cząstek w granicach 100-1000 nm otrzymu
je się w obecności mieszaniny hydroksycelulozy, po
lialkoholu winylowego) i emulgatora niejonowego [9], gdy mieszaninę monomerów dozuje się do wody emul
syjnej o temperaturze wrzenia tej mieszaniny, z taką szybkością, aby stężenie monomerów w środowisku re
akcji nie przekraczało 5%.
Dyspersje o bardzo małej zawartości resztkowych monomerów, rzędu tysięcznych części procenta (zwy
kle stężenie wynosi dziesiąte części), otrzymuje się [10]
dozując mieszaninę monomerów do wody emulsyjnej, zawierającej jako koloid ochronny mieszaninę mało- cząsteczkowego i średniocząsteczkowego polialkoholu winylowego). Wreszcie dyspersje łatwo przyjmujące duże ilości wypełniaczy nieorganicznych otrzymuje się [11], gdy stężenie monomerów w mieszaninie reakcyj
nej nie przekracza 6%, polialkohol winylowy) użyty jako stabilizator ma określone masy cząsteczkowe i sto
pień hydrolizy, a środowisko reakcji przewodnictwo elektryczne w zakresie 1,5-1,8 mS.
Kolejną grupę dyspersji charakteryzujących się stosunkowo dobrą odpornością na hydrolizę alkalicz
ną oraz na działanie wody stanowią dyspersje kopoli
merów styrenowo-akrylowych. Jednakże mają one małą odporność na promieniowanie UV.
Karboksylowe dyspersje kopolimerów styrenu, estrów butylowych kwasu maleinowego i kwasu (met)akrylowego stosowanych do ochronnego i deko
racyjnego pokrywania elementów metodami termicz
nymi otrzymuje się [12], gdy do wody emulsyjnej przed polimeryzacją wprowadza się glikol alkilenowy. Dys
persje tworzące w temperaturze otoczenia powłoki od
porne na podłoża alkaliczne i o zwiększonej odporno
ści na wodę otrzymuje się [13], gdy polimeryzację mie
szaniny monomerów prowadzi się do całkowitego prze- reagowania styrenu, estrów kwasu akrylowego i do momentu, przy którym zawartość nieprzereagowane
go maleinianu dwubutylowego wynosi 1-10%. Podczas wysychania powłoki pełni on przejściowo rolę koale- scenta, który z czasem zanika poprzez transformacje do fumaranu i polimeryzację. Karboksylowe i amido
we dyspersje łatwo penetrujące materiały mikroporo- wate, tworzące powłoki o dużej odporności na ściera
nie i twardość otrzymuje się [14], gdy polimeryzację prowadzi się w obecności emulgatora niejonowego przy chwilowym stężeniu monomerów w środowisku reak
cji nie przekraczającym 4% masy tworzącego się ko
polimeru. Wreszcie karboksylowe dyspersje kopolimeru styrenu z akrylanem butylu i (met)akryłanem butylu, przyjmujące duże ilości pigmentów i wypełniaczy, od
porne na hydrolizę alkaliczną i ścieranie otrzymuje się [15] gdy polimeryzację prowadzi się programując od
powiednio dozowanie monomerów i inicjatora oraz temperaturę.
Najlepsze, ale zarazem najdroższe są dyspersje akrylowe, których polimery i w mniejszym stopniu kopolimery są odporne na starzenie atmosferyczne, UV, zmienne warunki temperaturowe. Jednocześnie mają one korzystny zespół właściwości fizycznych i mecha
nicznych (połysk, twardość, elastyczność, odporność chemiczna). Dyspersje akrylowe tworzy szeroki asor
tyment pochodnych kwasu (met)akrylowego, co prze
nosi się na wielką różnorodność tych dyspersji o zróż
nicowanych temperaturach zeszklenia i właściwościach, jak: adhezja i twardość.
Szczególne miejsce wśród dyspersji polimero
wych zajmują dyspersje polimerów akrylowych typu
TOM 6 marzec - kwiecień 2002 r. £taA t44K & ity nr 2
core-shell tworzące powłoki, które łączą dwie przeciw
stawne właściwości, wysoką twardość i elastyczność.
Dyspersje typu core-shell mają cząstki polimerów o budowie co najmniej dwufazowej. Rdzeń stanowi po
limer o innej, zazwyczaj wyższej temperaturze zeszkle
nia, aniżeli otoczka. Otrzymuje się je w ten sposób, że najpierw, w pierwszym etapie, monomery tworzące rdzeń cząstek polimeryzuje się, dozując je (alternatyw
nie także w postaci emulsji) do wody zawierającej emul
gator, a następnie, po zakończeniu polimeryzacji, w dru
gim etapie, polimeryzując na rdzeniu cząstek otrzyma
nych w pierwszym etapie monomery (dozowane także w postaci emulsji) tworzące polimer o innej, zazwy
czaj niższej temperaturze zeszklenia. W ten sposób polimer w dyspersji ma wyraźnie budowę dwufazową.
Opracowano także sposób [ 16] syntezy takich dysper
sji, którego istota polega na tym, że rozpoczęcie poli
meryzacji monomerów tworzących kolejną warstwą polimeru zaczyna się przed zakończeniem polimery
zacji warstwy poprzedniej (bliżej rdzenia cząstek), w której przereagowanie monomeru w tym momencie wynosi 80-90%. Sposób ten umożliwia płynną regula
cję zmiany temperatury zeszklenia cząstek polimeru postępującą wzdłuż ich promienia, od miękkiego wnę
trza do twardej otoczki (lub odwrotnie). Polimer bada
ny metodą kalorymetrii różnicowej wykazuje wtedy przedział temperatury zeszklenia, w którym zmienia się ona w sposób ciągły.
Kolejną ważną grupę wodnych dyspersji polime
rowych stanowią lateksy kauczukowe. Do najważniej
szych należą karboksylowe lateksy butadienowo-sty
renowe, których polimer uzyskuje doskonałą odporność na hydrolizę alkaliczną. Stosowane są do podklejania dywanów, impregnacji papieru, apretur włókienniczych, modyfikacji asfaltów. Otrzymywane w obecności [17]
mieszaniny emulgatorów anionowych używanych w ilościach mniejszych niż krytyczne stężenie miceliza- cji i emulgatorów polimerycznych, sulfonów lub sul- fotlenków kopolimerów, takich monomerów jak kwas akrylowy i akrylonitryl, mają zwiększoną odporność na działanie środków piorących i łatwo regulowany, w przedziale 80-250 nm, rozmiar cząstek oraz, co ma duże znaczenie aplikacyjne, napięcie powierzchniowe bli
skie napięciu powierzchniowemu czystej wody.
Karboksylowe lateksy butadienowo-styrenowe m.in. do wytwarzania włókienniczych materiałów ter
moplastycznych otrzymuje się [18] polimeryzując mo
nomery w obecności chlorowanych parafin o zawarto
ści chloru do 70%.
Lateksy butadienowo-styrenowe o dużych cząst
kach (rzędu 250-300 nm) i o dużym stężeniu kopoli
meru (50-60%), łatwe do zatężania (60-75%), odpo
wiednie do wytwarzania wyrobów spienionych (gą
bek formowych i nieformowych) można otrzymać [19]
bez typowej dla tego rodzaju lateksów aglomeracji fi
zycznej lub chemicznej, stosując dwustopniową me
todę polimeryzacji wobec układu mydeł żywicznych i tłuszczowych.
Inną ważną grupę dyspersji, ze względu na pod
wyższona odporność chemiczną i termiczną polimeru,
S fa d tw t& U f nr 2 marzec - kwiecień 2002 r. TOM 6
'sja polimerowa ____________
wią lub wchodzą w skład apretur włókienniczych (w tym kordów do opon samochodowych), tynków ele- wacyjnych, zapraw budowlanych, mas formierskich, mas hamulcowych, płuczek wiertniczych, emulsji as
faltowych, testów medycznych, służą do produkcji wyrobów maczanych, wyrobów spienionych, modyfi
kacji asfaltów, modyfikacji mas ceramicznych, mody
fikacji betonów.
Literatura
1. S t a r z a k M . : W ia d . C h e m . 1 9 7 9 , 3 3 . 1 7 3 2 . S t a r z a k M . : W ia d . C h e m . 1 9 7 9 , 3 3 , 2 5 5
3 . A t h e y R . D . : (<E m u l s i o n P o l y m e r T e c h n o l o g y ” 1 9 9 1
4 . H a ł g a s D ., Ć w i k o w s k i W: P o l i m e r y 1 9 9 2 , 3 7 . 1 7 1 5 . H a ł g a s D ., Ć w i k o w s k i W : P o l i m e r y 1 9 9 2 , 3 7 , 2 2 6 6 . S p y c h a j T , S p y c h a j S .: uF a r b y i k l e j e w o d o r o z c i e ń -
c z a l n e ” W N T 1 9 9 6
7. P a t . p o l s k i 1 2 7 4 6 1 ( 1 9 8 0 ) 8 . Z g ł o s z e n i e p a t . P 2 2 0 3 2 6 ( 1 9 7 9 ) 9. P a t . p o l s k i 1 7 2 1 3 0 ( 1 9 9 3 ) 1 0 . P a t . p o l s k i 1 7 9 8 2 3 ( 1 9 9 5 ) 11. Z g ł o s z e n i e p a t . P 3 1 4 2 0 6 ( 2 0 0 1 ) 1 2 . P a t . p o l s k i 1 2 6 9 8 9 ( 1 9 8 0 ) 1 3 . P a t . p o l s k i 1 6 8 3 0 4 ( 1 9 9 1 ) 1 4 . P a t . p o l s k i 1 8 2 0 2 1 ( 1 9 9 6 ) 1 5 . Z g ł o s z e n i e p a t . P 3 1 9 1 1 6 ( 1 9 9 7 ) 1 6 . Z g ł o s z e n i e p a t . P 3 3 2 0 5 6 ( 1 9 9 9 ) 1 7 . P a t . p o l s k i 1 6 7 6 2 5 ( 1 9 9 1 ) 1 8 . P a t . p o l s k i 1 3 8 9 0 5 ( 1 9 8 3 ) 1 9 . Z g ł o s z e n i e p a t . P 3 4 9 4 0 3 ( 2 0 0 1 ) 2 0 . P a t . p o l s k i 1 6 3 4 0 6 ( 1 9 9 0 ) 2 1 . P a t. p o l s k i 1 6 5 7 2 7 ( 1 9 9 4 ) 2 2 . Z g ł o s z e n i e p a t . P 3 3 3 7 1 2 ( 1 9 9 9 )
Co piszą inni
Polimery 2002, t. 47, nr 1
• s. 34-42:Jerzy Majszczyk, Zbigniew Rosłaniec, Do
rota Pietkiewicz, Tadeusz Pakuła The phase struc
ture and relaxation phenomena in blends of a po
lytether-ester) elastomer with a liquid crystalline po
lyester (Vectra) (Struktura fazowa i procesy relaksa
cyjne w mieszaninach elastomeru poli(eterowo-estro- wego) z ciekłokrystalicznym poliestrem “Vectra”).
•
Polimery 2002, t. 47, nr 2
• s. 95-103:Marian Zaborski, Tadeusz Paryjczak, Anna Kaź- mierczak, Jadwiga Albińska Charakterystyka fizykoche
micznych właściwości nieorganicznych składników mieszanin polimerowych o budowie “jądro-powłoka”.
Cz.I. Układy zawierające krzemionkę strąconą.
Przedstawiono badania układów ZnO/Si02 o budo
wie “jądro-powłoka”, o założonej ilości ZnO, jako nowego typu napełniaczy mineralnych aktywatorów i substancji sieciujących mieszanek gumowych.
• 51. 104-109:Bogusław Czupryński, Joanna Paciorek- Sadowska, Joanna Liszkowska, Joanna Czupryńska Zagospodarowanie odpadów sztywnych pianek po
liuretanów o-poliizocyjanuranowych w wyniku ich alkoholizy połączonej z aminolizą.
•
Rubb. World 2001, t. 225, nr 3
• s. 39-43:Giles Meli The new micromized talcs: New functions for extrusion and molding applications
(Nowy talk o wymiarach mikronowych: nowa funk
cja talku stosowanego do wyrobów wytłaczanych i prasowanych).
•
Kautschuk und Gummi Kunststoffe 2002, t. 55, nr 1-2
• 51. 23-32:U. Górl, M. Schmitt, A. Amash, M. Bogun Rubber/filler compound systems in powder form - A new raw material generation for simplification
of the production processes in the rubber industry.
Part 1: Powder rubber on E-SBR/carbon black (Przedmieszki kauczuków o-nap elniaczowe w posta
ci proszku - nowa generacja materiałów umożliwia
jących uproszczenie procesu produkcji. Cz. E Sproszkowane przedmieszki E-SBR/sadza).
• 33-40:M.-J. Wang i in. Using carbon-silica dual pha
se filler. Improve global compromise between rol
ling resistance, wear resistance and wet skid resi
stance for tyres (Zastosowanie dwufazowego napeł- niacza sadzów o-krzemionkowego. Osiągnięcie kompromisu właściwości opon: oporu toczenia, odporności na ścieranie i odporności na poślizg na mokrej nawierzchni).
•
Gummi Fasem Kunststoffe 2002, t. 55, nr 2
• s. 87-92: PH. Mott, C.M. Roland Ozonnachweis durch rissinduzierte Truburg in Elastomeren (Za
inicjowane rysą zmętnienie (przezroczystego) ela
stomeru świadczy o działaniu ozonu).
•
Przemysł Chemiczny 2002, nr 3
• 5. 171-176:Ewa Kowalska Nowe rozwiązania w re
cyklingu odpadów tworzyw sztucznych.
Prawo i Środowisko 2002, nr 3
• s. 91-107: Bartosz Arkadiusz Draniewicz Opłaty za korzystanie ze środowiska- zarys analizy płaszczy
zny prawnej.
Nowe Życie Gospodarcze 2002, nr 6; 24 marca
•s. 4-8:Teresa Radzimińska Bank Światowy proponu
je strategię dla krajów kandydujących do UE “W stro
nę gospodarki wiedzy99.
opracowała: Alicja Miłaszewska-Pieczyńska
TOM 6 marzec - kwiecień 2002 r. S to A ta m e n ty nr 2
