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.

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.

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

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.

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 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].

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 пере-

Источник