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Ein Latex ist eine Dispersion von Polymerpartikeln oder -tröpfchen in einer Flüssigkeit, was einfach genug klingt. Aber die Chemie, Mechanik und Verfahren zur Herstellung von synthetischem Latex (auch als Emulsionspolymer bezeichnet) sind etwas komplizierter. Lesen Sie weiter, um einen umfassenden Überblick über die Wissenschaft von Latex zu erhalten.

Es ist wahrscheinlich, dass etwas, das Sie gerade berühren, betrachten oder darauf sitzen, während Sie diesen Artikel lesen, ein Latexbindemittel enthält. Latex ist in Millionen von Produkten zu finden und sieht möglicherweise nicht so aus, wie Sie es sich vorstellen – die Naturlatexhandschuhe, die Sie in einem Krankenhaus sehen, oder der Saft des Gummibaums. Also, was genau ist Latex, jenseits seiner einfachsten Definition: eine Dispersion winziger Polymerpartikel in einer Flüssigkeit? Lesen Sie weiter für eine Grundierung auf Latex – auch bekannt als Emulsionspolymer oder kolloidal stabile Dispersion – seine Chemie und seine unzähligen Anwendungen weltweit.

Naturlatex ist eine milchig-weiße Substanz, die am häufigsten aus der Kautschukpflanze gewonnen wird. Castilla Elastica . Mit dem Rückgang des Zugangs zu Naturkautschukressourcen dank des Zweiten Weltkriegs machten sich Wissenschaftler auf die Suche nach einer synthetischen Alternative. 1942 gelang ihnen dies und sie entwickelten die erste Rezeptur für synthetischen Kautschuk.

Unabhängig davon ist ein natürlicher oder synthetischer Latex eine Dispersion von mikroskopisch kleinen Polymerpartikeln in Wasser. Die Partikel sinken oder schwimmen nicht in einer wässrigen Emulsion und koagulieren auch nicht aufgrund von ionischer oder sterischer Instabilität. Die Ionenstabilität ist das Ergebnis von Ionenladungen auf Partikeln, die eine abstoßende Kraft erzeugen, die eine Agglomeration verhindert. Sterische Stabilität entsteht, wenn sich die Oberflächen von Polymerpartikeln in die Lösung erstrecken und die Partikel physikalisch voneinander getrennt halten. Um seine sterische Stabilität zu gewährleisten und seine Gerinnungsbeständigkeit zu verstärken, können dem Latex Additive zugesetzt werden.

Eine weitere entscheidende Eigenschaft eines Latex ist sein optisches Erscheinungsbild. Da sich die Polymerpartikel nicht in Wasser lösen, streuen sie das Licht und verleihen der Flüssigkeit eine undurchsichtige Qualität. Milch ist mit ihrem definitiv weiß-trüben Aussehen ein großartiges Beispiel dafür, wie ein Emulsionspolymer.

Ein Latex besteht normalerweise zu etwa 50 Prozent aus Partikeln und zu 50 Prozent aus Wasser und wird durch Emulsionspolymerisation hergestellt. Bei der Polymerisation werden Monomere chemisch miteinander umgesetzt, um Polymerketten zu bilden; Emulsionspolymerisation liegt vor, wenn ein Monomer oder eine Mischung von Monomeren in einem wässrigen Tensid oder einer kolloidal stabilisierten Lösung polymerisiert wird, wodurch der Latex gebildet wird.

Mehr als 13 Millionen Tonnen Polymeremulsionen werden jedes Jahr hergestellt; die meisten davon werden in der ursprünglichen Form auf Wasserbasis verkauft und der Rest wird vor dem Verkauf zu einem Pulver getrocknet. Zu diesen Produkten gehören Farben, Bindemittel, Laufschienen, Dicht- und Dichtstoffe, Tinten, Polster und vieles mehr. Das Klebeband in Ihrer Schreibtischschublade, die Rückseite Ihres Teppichs, der Füllstoff in Ihren Turnschuhen, die Beschichtung Ihrer Take-away-Box und die Schindeln auf Ihrem Dach verwenden Latexes für Leistung und Stärke.

Polymere können mit zwei verschiedenen Arten chemischer Reaktionen hergestellt werden – Kettenreaktion und Stufenwachstumspolymerisation. Bei der Kettenreaktionspolymerisation wird ein Monomer an eine hochreaktive Stelle des vorherigen Monomers hinzugefügt; Dieser Prozess muss eingeleitet werden, um die erste reaktive Spezies zu erzeugen, aber aufeinanderfolgende Zugaben von Monomeren erfolgen in einer Kettenreaktion. Stufenwachstumspolymerisation tritt auf, wenn zwei Monomere reagieren, um ein Dimer zu bilden. Dann verbindet sich ein Monomer mit dem Dimer, um ein Trimer zu bilden. Dies geht schrittweise weiter, bis sich ein Polymer mit hohem Molekulargewicht bildet.

Die Wahl der bei der Polymerisation verwendeten Monomere kann einen erheblichen Einfluss auf die Endeigenschaften des Endproduktpolymers haben. Eine der wichtigsten Eigenschaften ist die sogenannte Glasübergangstemperatur (Tg). . Dies ist der Temperaturbereich, bei oder über dem eine Molekülstruktur makromolekulare Mobilität zeigt. T _g spielt eine wesentliche Rolle bei der Formulierung von Polymeren für eine bestimmte Endanwendung. Im Allgemeinen unterhalb seines T _g , ein Polymer existiert in einem glasigen oder kristallinen Zustand – wie die starke, spröde Plastikgabel, die man in einem Fastfood-Restaurant bekommt. Über dem T _g , geht ein Polymer in einen amorphen Zustand ein und wird gummiartig – Bild Silly Putty, das sich dehnt und sich an seinen Behälter anpasst, aber seine Form nicht beibehält, wenn Kraft ausgeübt wird.

Die Glasübergangstemperatur ist ein Bereich, kein exakter Wert wie ein Schmelzpunkt, und Chemiker zielen auf spezifische T _g s Polymere herzustellen, die irgendwo in das glasartige bis gummiartige Spektrum fallen. Als Faustregel gilt, dass die Kombination von mehr als einem Monomer ein T . erzeugt _g das ist zwischen dem Homopolymer T _g der verwendeten spezifischen Monomere. Styrol hat beispielsweise einen T _g von 100°C; Butadien hat ein T _g von -85°C. Ein Styrol-Butadien-Copolymer hat eine T _g zwischen diesen beiden Werten.

Die Grundformel für die Latexherstellung durch Emulsionspolymerisation besteht darin, hydrophobe (auch wasserabweisende) Monomere zusammen mit anderen Inhaltsstoffen, die die Polymerformulierung beeinflussen, in einen mit Wasser gefüllten Reaktor zu geben und Wärme und Rühren hinzuzufügen.

Es gibt drei Faktoren, die die Bildung eines Polymers beeinflussen: mechanisch, Prozess und Chemie. Von diesen ist die Chemie die komplexeste, und darüber werden wir ausführlicher sprechen.

Zu den mechanischen Faktoren, die die Latexbildung beeinflussen, gehören die Eigenschaften des Rührwerks (Form, Geschwindigkeit); die Zeit, in der die Emulsion im Gefäß reagieren darf, der verwendete oder erzeugte Druck und die angewendete Wärme. Variationen in jedem dieser Elemente beeinflussen die Eigenschaften des Endprodukts, wie Tg, Molekulargewicht, Zugfestigkeit, Klebrigkeit, Scherung und Flexibilität.

Das Verfahren unterscheidet sich für jede Polymeremulsion; manchmal werden alle Zutaten auf einmal hinzugefügt; manchmal werden die Zutaten im Laufe der Zeit langsam hinzugefügt. In einem gestuften Verfahren kann das Monomerverhältnis über die Zeit verändert werden.

Die Chemie beschreibt, wie die verschiedenen Inhaltsstoffe der Charge aufeinander reagieren. Wasser als kontinuierliche Phase der Emulsion ist einer der wichtigsten Bestandteile. Andere Bestandteile umfassen Chemikalien wie Tenside, Initiatoren, Vinylcarbonsäure, eine Vielzahl von Modifikatoren und andere Additive wie Entschäumer, Rheologiemodifikatoren und auf spezifische Weise kombinierte Dispergiermittel.

Externe Vernetzung kann durch Vinylcarboxylfunktionalität oder andere Funktionalität, die absichtlich in das Polymer eingebaut wird, und die Verwendung von Additiven, wie Melamin-Formaldehyd-Harz, Aziridin, Epoxid oder anderen, verursacht werden.

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Danke und beste Grüße,

Lin Yang (Frau)

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