Polimerización en Emulsión

emulsion-polymerizationLa polimerización en emulsión es un tipo de polimerización radical que generalmente comienza con una emulsión incorporando agua, monómero y un tenso-activo (surfactante). El tipo más común de polimerización en emulsión es una emulsión de aceite en agua, en la que la gotitas de monómero (el aceite) se emulsionan (con tenso-activos) en una fase continua de agua. También se pueden usar polímeros solubles en agua, tales como ciertos alcoholes polivinílicos o hidroxietil-celulosas, para actuar como emulsionantes o estabilizadores. El nombre de “polimerización en emulsión” es un nombre inapropiado que surge de un error histórico. En lugar de producirse en gotitas de emulsión, la polimerización tiene lugar en las partículas de látex que se forman espontáneamente en los primeros minutos del proceso.

Las partículas se pueden dete
ner de coagularse entre sí porque cada partícula está rodeada por el tenso-activo (‘jabón’); la carga sobre el tenso-activo repele otras partículas electrostáticamente. Cuando se usan polímeros solubles en agua como estabilizadores en lugar de jabón, la repulsión entre partículas surge porque estos polímeros solubles en agua forman una “capa ramificada” alrededor de una partícula que repele a otras partículas, ya que empujar las partículas juntas implicaría comprimir estas cadenas.

MECANISMO

  • Se dispersa (emulsiona) un monómero en una solución de surfactante y agua formando gotitas relativamente grandes de monómero en agua.
  • El exceso de surfactante crea micelas en el agua.
  • Pequeñas cantidades de monómero se difunden a través del agua hasta la micela.
  • Se introduce un iniciador soluble en agua en la fase acuosa donde reacciona con el monómero en las micelas.
  • El área superficial total de las micelas es mucho mayor que la superficie total de las gotas de monómero, por lo tanto, el iniciador reacciona típicamente en la micela y no
    en la gotEmulsion Polymerization2.jpgita de monómero.
  • El monómero en la micela se polimeriza rápidamente y la cadena en crecimiento termina. En este punto la micela hinchada de monómero se ha convertido en una partícula de polímero.
  • Más monómero derivado de las gotitas se difunde a la partícula en crecimiento, donde más iniciadores eventualmente reaccionarán.
  • Finalmente, las gotitas de monómero libre desaparecen y todo el monómero restante se encuentra en las partículas.
  • Dependiendo del producto en elaboración y del monómero, se pueden añadir continua y lentamente más monómero e iniciador para mantener sus niveles en el sistema a medida que crecen las partículas.

La polimerización en emulsión se utiliza para fabricar varios polímeros comercialmente importantes. Muchos de estos polímeros se utilizan como materiales sólidos y deben aislarse de la dispersión acuosa después de la polimerización. En otros casos, la dispersión misma es el producto final. Una dispersión resultante de la polimerización en emulsión es a menudo llamada látex (especialmente si se deriva de un hule sintético) o una emulsión (aunque “emulsión” se refiere estrictamente a una dispersión de un líquido inmiscible en agua).

Ejemplos de polímeros producidos por emulsión son:

  • Hule sintético de estireno butadieno (SBR) (algunos grados)
  • Polibutadieno
  • Policloropreno (Neopreno)
  • Hule Nitrilo
  • Hule Acrílico
  • Cloruro de Polivinilo (PVC) (algunos grados)
  • Poliestireno  – algunos grados
  • Polimetil-metacrilato, acrílico (PMMA) (algunos grados)
  • Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS)
  • Fluoruro de Polivinilideno (PVDF)
  • Tetrafluoroetileno (PTFE o Teflon®)
  • Dispersiones acuosas de acetato de polivinilo, latex acrílico, etc.

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