Эмульсионная полимеризация

К концу первого этапа число частиц уменьшается на 2-3 порядка и далее не изменяется [1].

Второй этап эмульсионной полимеризации протекает в псевдостационарных условиях, которые характеризуются относительным постоянством числа частиц, концентрации мономера в них и постоянной концентрацией радикалов роста [1].

Скорость полимеризации при проведении реакции в эмульсиях можно увеличить применением активных окислительно-восстановительных систем для инициирования, которые дают возможность осуществлять процесс при низких температурах. Благодаря тому, что энергия активации очень мала и значительно ниже энергии активации разветвления цепи, получаемые полимеры содержат меньше разветвлений, чем при других методах полимеризации. Применение окислительно-восстановительных систем (чаще всего Fe2+ - персульфат и Fe2+ - гидроперекись кумола) позволяет синтезировать латексные полимеры и сополимеры бутадиена при 10 °С и более низких температурах, причем присоединение идет преимущественно в положение 1,4 [2].

В присутствии растворимых солей переходных металлов (RhСl3·3Н2O, IгС1з, CoSiF6) можно осуществить стереоспецифическую эмульсионную полимеризацию бутадиена, что, вероятно, связано с образованием устойчивых к воде комплексов, являющихся активными центрами полимеризации; микроструктура полимера определяется характером металла и его лигандов. Например, синдиотактический кристаллический полиметилметакрилат можно получить, проводя полимеризацию при 20°С в присутствии перекиси бензоила и катионного эмульгатора (цетилпиридинийхлорид), который одновременно выступает как компонент инициирующий системы с образованием ион-радикалов [2].

Эти исследования указывают на принципиальную возможность сочетания очень выгодного в технологическом отношении метода эмульсионной полимеризации с получением высококачественных стереорегулярных полимеров.

Кроме инициаторов (можно возбудить эмульсионную полимеризацию радиохимическими методами, при этом наиболее вероятными инициаторами реакции являются радикалы ОН·, возникающие в результате радиолиза воды) и эмульгаторов при эмульсионной полимеризации часто добавляют регуляторы рН (буферы), регуляторы поверхностного натяжения (одноатомные алифатические спирты), позволяющие изменять величину капель эмульсии в желаемых пределах, регуляторы полимеризации, стабилизаторы и пластификаторы [2].

В качестве эмульгаторов при проведении эмульсионной полимеризации могут использоваться неионогенные ПАВ (полиэтоксиэтилированные высшие жирные спирты, полипропиленгликоли и др.). Полимеризация в присутствии таких ПАВ имеет свои закономерности, несколько отличающиеся от тех, которые имеют место при применении ионных эмульгаторов. Кроме того, соответствующими исследованиями и практикой установлено, что наилучшая стабильность латексов обеспечивается применением смеси ионогенных и неионогенных эмульгаторов [3].

В последнее время одним из направлений исследований в эмульсионной полимеризации является получение дисперсий, содержащих частицы субмикронных размеров, причем с монодисперсным по размеру частиц составом. Используя в качестве дисперсионной среды алифатические углеводороды и стабилизируя эмульсию метилметакрилата полидиметилсилоксаном, были получены микросферы из полиметилметакрилата размером не более 400 нм. При этом отклонение по размеру частиц составляло не более 5 % [4]. Применяя в качестве исходных мономеров стирол, дивинилбензол и хлорметилстирол, в присутствии монодисперсного полистирола были синтезированы монодисперсные по составу дисперсии, частицы полимера в которых содержали на поверхности хлорметильные группы [5]. Обрабатывая частицы такого полимера аминами, например, этилендиамином, можно предотвратить агрегацию частиц и дополнительно стабилизировать данную дисперсию.

Еще одним перспективным применением эмульсионной полимеризации может служить возможность получения микросфер полимера с полостями внутри. Такие микросферы можно использовать как сорбенты, транспортные контейнеры или как молекулярные сита. Подобные микросферы синтезируют с использованием эмульсий типа «вода в масле в воде». В мономере диспергируют водные растворы солей, стабилизируя эмульсию органорастворимыми ПАВ. Полученную эмульсию воды в мономере дисперируют в воде, применяя в качестве эмульгатора водорастворимые ПАВ. В процессе синтеза вода, диспергированная в мономере переходит в водную дисперсионную среду, при этом образуются полимерные частицы с пустотами внутри [6].