پلیمریزاسیون امولسیونی

پلیمریزاسیون امولسیونی نوعی پلیمریزاسیون رادیکالی است که معمولاً با امولسیون حاوی آب، مونومر و سورفکتانت شروع می شود. رایج ترین نوع پلیمریزاسیون امولسیونی، امولسیون روغن در آب است که در آن قطرات مونومر (روغن) در فاز پیوسته آب امولسیون می شوند (با سورفاکتانت). پلیمرهای محلول در آب، مانند پلی وینیل الکل های خاص یا هیدروکسی اتیل سلولزها نیز می توانند به عنوان امولسیفایر/تثبیت کننده عمل کنند. نام “پلیمریزاسیون امولسیونی” نام اشتباهی است که از یک تصور اشتباه تاریخی ناشی می شود. به جای اینکه در قطرات امولسیون اتفاق بیفتد، پلیمریزاسیون در ذرات لاتکس/کلوئیدی انجام می شود که در چند دقیقه اول فرآیند به طور خود به خود تشکیل می شوند. این ذرات لاتکس معمولاً 100 نانومتر اندازه دارند و از زنجیره های پلیمری متعددی ساخته شده اند. از انعقاد ذرات با یکدیگر جلوگیری می شود زیرا هر ذره توسط سورفکتانت (صابون) احاطه شده است. بار روی سورفکتانت، ذرات دیگر را به صورت الکترواستاتیک دفع می کند. هنگامی که از پلیمرهای محلول در آب به عنوان تثبیت کننده به جای صابون استفاده می شود، دافعه بین ذرات ایجاد می شود زیرا این پلیمرهای محلول در آب یک “لایه مودار” در اطراف یک ذره تشکیل می دهند که سایر ذرات را دفع می کند، زیرا فشار دادن ذرات به یکدیگر مستلزم فشرده سازی این زنجیره ها است.

پلیمریزاسیون امولسیونی برای ساختن چندین پلیمر مهم تجاری استفاده می شود. بسیاری از این پلیمرها به عنوان مواد جامد استفاده می شوند و پس از پلیمریزاسیون باید از پراکندگی آبی جدا شوند. در موارد دیگر پراکندگی خود محصول نهایی است. پراکندگی حاصل از پلیمریزاسیون امولسیونی اغلب لاتکس (به ویژه اگر از لاستیک مصنوعی مشتق شده باشد) یا امولسیون نامیده می شود (حتی اگر “امولسیون” به طور دقیق به پراکندگی مایع غیرقابل اختلاط در آب اشاره دارد). این امولسیون ها در چسب ها، رنگ ها، پوشش های کاغذی و پوشش های نساجی کاربرد دارند. آنها اغلب به دلیل عدم وجود ترکیبات آلی فرار (VOCs) در این کاربردها بر محصولات مبتنی بر حلال ترجیح داده می شوند.

مزایای پلیمریزاسیون امولسیونی

عبارتند از: پلیمرهای با وزن مولکولی بالا را می توان با سرعت پلیمریزاسیون سریع ساخت. در مقابل، در پلیمریزاسیون با رادیکال آزاد توده ای و محلول، تعادلی بین وزن مولکولی و نرخ پلیمریزاسیون وجود دارد. فاز آب پیوسته یک رسانای عالی گرما است که نرخ پلیمریزاسیون سریع را بدون از دست دادن کنترل دما امکان پذیر می کند. از آنجایی که مولکول های پلیمری درون ذرات قرار دارند، ویسکوزیته محیط واکنش نزدیک به آب باقی می ماند و به وزن مولکولی وابسته نیست. محصول نهایی را می توان همانطور که هست استفاده کرد و به طور کلی نیازی به تغییر یا پردازش ندارد. معایب پلیمریزاسیون امولسیونی عبارتند از: سورفکتانت ها و سایر مواد کمکی پلیمریزاسیون در پلیمر باقی می مانند یا به سختی حذف می شوند برای پلیمرهای خشک (ایزوله)، حذف آب یک فرآیند انرژی بر است پلیمریزاسیون امولسیونی معمولاً به گونه‌ای طراحی می‌شوند که با تبدیل زیاد مونومر به پلیمر عمل کنند. این می تواند منجر به انتقال قابل توجه زنجیره به پلیمر شود. نمی توان برای تراکم، پلیمریزاسیون یونی یا زیگلر-ناتا استفاده کرد، اگرچه برخی استثناها شناخته شده است.

تعریف IUPAC

پلیمریزاسیون امولسیونی: پلیمریزاسیون که به موجب آن مونومر(ها)، آغازگر، محیط پراکندگی و احتمالاً تثبیت کننده کلوئیدی در ابتدا یک سیستم ناهمگن را تشکیل می دهند که در نتیجه ذراتی با ابعاد کلوئیدی حاوی پلیمر تشکیل شده است.
نکته: به استثنای پلیمریزاسیون مینی امولسیونی، اصطلاح “پلیمریزاسیون امولسیونی” به این معنی نیست که پلیمریزاسیون در قطرات امولسیون مونومر اتفاق می افتد.
پلیمریزاسیون امولسیونی ناپیوسته: پلیمریزاسیون امولسیونی که در آن همه مواد قبل از واکنش در راکتور قرار می گیرند.

منبع: ویکی‌پدیا
ترجمه: سیماب رزین