Latexbinder Polymer

Chemiker, die Latex herstellen, beginnen im Allgemeinen damit, zu verstehen, wie das Produkt verwendet wird. Dies liegt daran, dass die Endanwendung eines Emulsionspolymers erhebliche Auswirkungen auf sein Design hat. Die Kenntnis der Endanwendung hilft dem Chemiker, das richtige Rezept mit allen richtigen Zutaten zu entwickeln, das zu einem Emulsionspolymer mit den richtigen Eigenschaften führt.

In Stephen Coveys bekanntem Buch „The 7 Habits of Highly Effective People“ stellt er fest, dass produktive Menschen immer mit dem Ziel im Hinterkopf beginnen. Chemiker, die Latexbinder herstellen, würden sich sicherlich an diese Regel halten. Dies liegt daran, dass die Endanwendung eines Emulsionspolymers erhebliche Auswirkungen auf sein Design hat. Das Ende zu kennen hilft dem Chemiker, das richtige Rezept mit allen richtigen Zutaten zu entwickeln, das zu einem Emulsionspolymer mit den richtigen Eigenschaften führt.

In diesem Artikel untersuchen wir diesen Rezepterstellungsprozess, um die Entscheidungen von Chemikern zu verstehen, wenn sie ein Latexbindemittel von Grund auf neu entwerfen. Dazu hilft ein Überblick über die Grundlagen der Emulsionspolymerisation , das Verfahren zur Herstellung von synthetischem Latex. Ein Emulsionspolymer erfordert eine Reihe von Inhaltsstoffen, die alle während des Polymerisationsprozesses verwendet werden, um ein Polymer in Wasser zu erzeugen:

• Monomere
• Tenside
• Initiator
• Carbonsäuren und Spezialmonomere

Monomere sind die Bausteine ​​des Polymers. Die meisten Monomere mögen es jedoch nicht, in Wasser zu sein, daher werden Tenside hinzugefügt, um zellähnliche Umgebungen – bekannt als Mizellen – zu schaffen, die sich bilden, wenn sich hydrophobe (wasserhassende) Schwänze des Tensids zum Zentrum hin sammeln, während sie hydrophil (wasserabweisend) sind. liebevolle) Köpfe orientieren sich nach außen, in Kontakt mit dem Wasser. Monomere wandern dann aus größeren Monomertröpfchen in die Mizellen, wo sie vor Wasser abgeschirmt werden. Als nächstes dringen Initiatorchemikalien in die Mizellen ein und lösen die Kettenreaktionspolymerisation aus, die ein Monomer mit einem anderen verbindet, bis eine lange Kette gebildet wird. Schließlich tragen Carbonsäuren und andere Spezialmonomere, die in das Polymerrückgrat einpolymerisiert sind, aber an der Partikel/Wasser-Grenzfläche exponiert sind, zur Stabilisierung des Latex bei.

Während der grundlegende Polymerisationsprozess für jeden Latex gleich ist, wird jeder der oben beschriebenen Inhaltsstoffe zu einer Komponente, die von Chemikern ausgewählt werden kann, um ein bestimmtes Ergebnis zu erzielen.

Die erste Entscheidung, mit der Chemiker konfrontiert sind, ist die Wahl des Monomers, bei dem es darum geht, die Umgebungsbedingungen des Endprodukts zu verstehen. Wenn die Endanwendung erfordert, dass das Latexbindemittel dem Sonnenlicht ausgesetzt wird, besteht die Gefahr des Abbaus des Materials. Dies geschieht, wenn ultraviolette Strahlung, die vom Polymer absorbiert wird, zerstörerische freie Radikale erzeugt, die zu Problemen führen, die von Festigkeits- und Flexibilitätsverlust bis hin zu verblassender Farbe und Rissbildung reichen.

Acryllatizes aus beispielsweise Methylmethacrylat- und Butylacrylatmonomeren zeigen eine bessere UV-Beständigkeit als solche aus Styrol und Butadien. Daher sind Acrylemulsionen gute Kandidaten für Bindemittel, die eine ausgezeichnete Außenbeständigkeit und UV-Beständigkeit aufweisen müssen. Styrol-Acryl-Emulsionspolymere sind eine weitere gute Option für Außenanwendungen. Neben der UV-Leistung bieten Styrol-Acryl-Latexe eine verbesserte Wasserbeständigkeit, Abriebfestigkeit und Härte, was sie zu einem geeigneten Material für Anwendungen wie Industriebeschichtungen, Holzbeschichtungen, Betonbeschichtungen, Grundierungen, Filtermedienbindemittel und Verkehrsfarben macht. Styrol-Butadien-Emulsionspolymere sind oft die Chemie der Wahl, wenn eine direkte Langzeit-UV-Exposition kein Problem darstellt. Styrol-Butadien-Latex-Bindemittel sind ideal für Anwendungen, die ausgezeichnete Wasserbeständigkeit, hohe Füllstoffaufnahme, gute Zug- und Dehnungsbalance und gute Haftung auf anspruchsvollen Substraten erfordern.

Eine weitere wichtige Überlegung bei der Auswahl von Monomeren ist die Glasübergangstemperatur oder Tg – der Temperaturbereich, über den ein amorphes Polymer weniger glasig und gummiartiger wird oder umgekehrt. Chemiker können Monomere in bestimmten Kombinationen von hart und weich auswählen, um eine bestimmte Tg zu erreichen. Beispielsweise steigt bei einem Styrol-Butadien-Copolymer mit steigendem Styrolgehalt auch die Tg. Umgekehrt nimmt die Tg ab, wenn der Butadiengehalt zunimmt. Durch Veränderung des Verhältnisses von Styrol zu Butadien ist es möglich, den Tg zu beeinflussen und Polymere mit unterschiedlichen Eigenschaften herzustellen. Die folgenden mechanischen Eigenschaften stehen in direktem Zusammenhang mit der Glasübergangstemperatur:

• Zugmodul, das misst, wie sehr ein Polymer Verformung widersteht
• Prozentuale Dehnung, die ein Maß dafür ist, wie stark sich die Länge eines Polymers bei Dehnung ändert
• Zugfestigkeit, die Kraft, der ein Polymer standhalten kann, bevor es bricht