Что такое водная дисперсия полимера

Водные полиуретановые дисперсии

Водные полиуретановые дисперсии (далее ПУД) — современный класс пленкообразующих материалов для лакокрасочной промышленности и клеев. Набирают популярность благодаря своим свойствам:

адгезия к различным поверхностям;

устойчивость к химическим веществам, растворителям и воде;

устойчивость к истиранию;

гибкость и ударопрочность;

содержание летучих органических веществ — 0,5–10 %.

Свойства

Водные ПУД представляют собой стабильную коллоидную систему. Дисперсионная среда — вода, дисперсная фаза — полиуретанмочевина. Стабилизация системы достигается гидрофильными группами в полимере. Гидрофильные группы делятся на три типа:

неионные: например, полиэтиленоксидные цепи;

катионные: например, алкилированные или протонированные третичные амины;

анионные: например, карбоксилатные или сульфонатные группы.

Группы действуют как внутренние диспергирующие агенты, с их помощью получают водные дисперсии с размером частиц 0,01–0,2 мкм. При высоких концентрациях гидрофильных групп полимер растворяется в воде, при средних — диспергируется. При низких концентрациях полярная группа обеспечивает стерическую стабилизацию дисперсии полимера в воде.

Способность водных полиуретанов комбинировать образование пленки при низких температурах, придавать им высокую твердость — результат водонаполненной структуры. Получение ПУД с малым размером частиц 20–100 нм также полезно: уменьшение размера частиц влияет на скорость и степень слияния. Достигнутая твердость пленки обусловлена наличием фазы жесткого изоцианатного блока.

Область применения

Дисперсии полиуретана подходят для окраски пластмасс, дерева, металлических, минеральных поверхностей, склеивания деревянных конструкций, а также для создания герметиков, клеев и водозащитных покрытий по тканям. ПУД используют не только из-за свойств, но также из-за давления со стороны мирового законодательства в отношении сырья с содержанием органических растворителей.

Стандартные системы полиуретановых смол, которые используют в лакокрасочных материалах, содержат 40–60 % летучих органических растворителей. В конце 1960-х годов производители полиуретановых смол разработали процессы, которые позволили синтезировать водные ПУД с содержанием растворителя 5–10 %. Идут работы по созданию рецептур водных ПУД без органических растворителей.

Способ синтеза водных ПУД

Сначала формируется форполимер путем взаимодействия полиола со стехиометрическим избытком полиизоцианата. Способы, которыми форполимер удлиняется, а вязкость поддерживается на низком уровне, различаются. Полимер, подлежащий диспергированию в воде, функционализируется солюбилизирующими и диспергирующими в воде группами. Их вводят либо в форполимер перед удлинением цепи, либо как часть агента удлинения цепи. Таким образом, стабильные дисперсии мелких частиц часто получают без использования добавленного извне поверхностно-активного вещества.

При растворении полиуретановый форполимер с концевыми изоцианатными связями в растворе удлиняется цепью, чтобы предотвратить чрезмерную вязкость. Предпочтительный растворитель — ацетон, процесс называют ацетоновым. Удлинителем цепи выступает, например, функциональный диамин сульфоната, и в этом случае водорастворимую и диспергирующую группу вводят на стадии удлинения цепи. Удлиненный в цепи полимер правильнее описывать как полиуретановую мочевину. Затем к раствору полимера добавляют воду, и после инверсии фаз получают дисперсию раствора полимера в воде. Удаление растворителя перегонкой дает желаемую водную дисперсию полимера. Реакция показана на рисунке.

Источник

1.1. Водные дисперсии полимеров

Дисперсии полимеров термодинамически неустойчивы. Полимерные частицы имеют тенденцию к минимизации внутренней площади поверхности путем агломерации, коагуляции или оседания. Для предотвращения этих явлений используют разные стабилизаторы, но несмотря на это различные внешние воздействия (встряхивание, сильное перемешивание и т.п.) могут дестабилизировать дисперсии, что приводит к их коагуляции.

Система	Внешний вид	Молекулярная масса	Размер частиц, мкм	Тип частиц	Добавка
Раствор (гидрозоль)	Прозрачная жидкость	20000	0,01	Ионные молекулы	Нейтрализующий агент (амин, кислота)
Вторичная коллоидная дисперсия	Почти прозрачная жидкость	10000	0,1	Клубок из большого числа молекул	Незначительное количество нейтрализующего агента
Эмульсия (суспензия)	Жидкость от прозрачной до молочно-белого цвета	20 000 — 50000	0,1	Капли или гранулы	Эмульгатор
Первичная дисперсия	Жидкость молочно-белого цвета	100000	0,05—5	Почти сферические полимерные частицы	Эмульгатор, стабилизатор

Наибольший интерес для лакокрасочной промышленности представляют первичные дисперсии, получаемые методом эмульсионной полимеризации.

Другие водные дисперсии, например сополимеров стирола с бутадиеном и полиуретанов, практически не используют в рецептурах широко применяемых ВД-ЛКМ. Причиной этого являются низкая атмосфере-стойкость и сильное пожелтение покрытий на основе стиролбутадиено-вых сополимеров и высокая стоимость вторичных полиуретановых дисперсий.

Источник

Водные полимерные дисперсии

Водная дисперсия (Д)- система, состоящая из двух взаимно несмешиваемых жидких фаз, одна из которых диспергирована в другой в виде дисперсной фазы, вторая (вода) вмещает первую в качестве дисперсионной среды.

Благодаря своим положительным свойствам СА-Д широко применяются:

Часто стирол-акриловые дисперсии в химической отрасли называют просто акриловым латексом, но в этом случае необходимо четко понимать, что чистый акриловый латекс или акриловая дисперсия – это более высокотехнологичный продукт и имеет ряд технических характеристик, отличающихся от сополимерных САД.

Широкий ассортимент НОВОПОЛ предоставляет возможность выбрать наилучшие дисперсии для производства декоративных водно-дисперсионных красок, покрытий по дереву, металлу, различных пропиток и грунтовок, клеевых материалов, флексографических красок и специальных материалов других областей применения.

Поливинилацетатная дисперсия

Среди разработок нашей компании представлены поливинилацетатные дисперсии марки homavil.

Дисперсия ПВА – водный состав с равномерно распределенными в нем мелкими частицами (глобулами) полимера винилацетата или его производных. Глобулы полимера покрыты слоем стабилизирующего компонента. Поливинилацетатная дисперсия обладает высокими клеящими свойствами, технологична в применении и практически безвредна.

Дисперсии подразделяются на пластифицированные и непластифицированные. Бывают низковязкие (Н), средневязкие (С) и высоковязкие (В).

По внешнему виду пластифицированная и непластифицированная Д. почти не отличаются одна от другой. Чтобы определить вид Д., небольшое ее количество наносят на чистое стекло и высушивают. Из пластифицированной Д. образуется прозрачная пленка, из непластифицированной — матовая ломкая пленка, с трудом снимающаяся со стекла.

Читайте также: Что такое девушка шкура

Дисперсия ПВА

Дисперсии ПВА можно разбавлять водой в любых соотношениях, даже незначительное количество воды заметно снижает их вязкость. В ПВА-дисперсию для придания ей необходимых свойств можно вводить некоторые добавки. Для получения смеси с большей твердостью и прочностью добавляют небольшое количество аммиака. Повысить вязкость ПВА-дисперсии можно, добавляя загустители – эфиры целлюлозы, поливиниловый спирт, соли полиакриловой кислоты. Для улучшения водостойкости вводят глиоксаль (оксиальдегид).

Поливинилацетатная дисперсия должна соответствовать ГОСТу 18992-73, который предусматривает выпуск 22 марок (Д50Н, Д51С, Д51В, ДФ50/5Н, ДФ51/10С, ДФ51/10С, ДФ51/15С, ДФ51/15В, ДФ51/15ВП, ДФ47/50В) в пластифицированном и непластифицированном виде. Концентрация ПВА-дисперсии должна быть не менее 50%.

Пленки, получаемые на базе ПВА-дисперсий, обладают хорошей адгезией к различным поверхностям и стойкостью к старению на свету. ПВА дисперсия в настоящее время является одним из важнейших синтетических материалов для применения в:

НОВОПОЛ – известная на рынке марка связующих, пленкообразующих и специальных материалов для различных отраслей промышленности. На современном предприятии, входящем в Группу ХОМА, производятся высококачественные сополимерные стирол-акриловые, акриловые и ПВА-дисперсии.

Источник

Водные полимерные дисперсии

Благодаря своим положительным свойствам СА-Д широко применяются:

Поливинилацетатная дисперсия

Среди разработок нашей компании представлены поливинилацетатные дисперсии марки homavil.

Дисперсия ПВА

НОВОПОЛ – известная на рынке марка связующих, пленкообразующих и специальных материалов для различных отраслей промышленности. На современном предприятии, входящем в Группу ХОМА, производятся высококачественные сополимерные стирол-акриловые, акриловые и ПВА-дисперсии.

Источник

Водные дисперсии полимеров

Полимеры в воде могут существовать в виде раствора или дисперсии. Для растворения в воде макромолекулы полимера должны содержать ионные группы (карбоксильные, аммониевые) или значительное количество неионных гидрофильных групп либо сегментов (гидроксильные, карбонильные, аминнные, амидные группы и/или полиэфирные цепи).

Если щдрофильность полимерной молекулы недостаточна для образования истинных растворов (гидрозолей), несколько полимерных макромолекул ассоциируются в крупные агрегаты и образуют вторичные коллоидные системы — гидрогели. Еще более крупные агрегаты полимерных частиц образуют дисперсии (эмульсии). Основные свойства водных систем полимеров, используемых в технологических процессах, приведены в табл. 1 [1].

Дисперсия — многофазная система, в которой по крайней мере одна фаза существует в виде микроскопических частиц (дисперсная фаза жидкая или твердая) внутри однородной фазы (дисперсионной среды — жидкой или газообразной). Дисперсии, у которых и дисперсионная среда, и дисперсная фаза жидкие, называются эмульсиями.

В водных дисперсиях полимеров дисперсная фаза состоит из сферических полимерных частиц диаметром менее 1 мкм, а дисперсионной средой является вода. Водные дисперсии полимеров представляют собой молочно-белые жидкости с различной вязкостью. В 1 мл дисперсии пол имера содержится около 1015 частиц, каждая из которых состоит из 1—10 ООО макромолекул, а каждая макромолекула включает около 108 блоков (мономерных единиц) [2—5].

Источник