Il lattice sintetico è ampiamente utilizzato nelle formulazioni di vernici e adesivi a base acquosa. Questi lattici sono composti da polimeri insolubili in acqua che devono rimanere colloidalmente stabili quando conservati, sottoposti a sforzi di taglio o incorporati in una formulazione. Esistono due tecniche principali per stabilizzare le emulsioni di lattice: stabilizzazione elettrostatica e stabilizzazione sterica. La stabilizzazione elettrostatica deriva da gruppi ionici sulla superficie della particella di lattice che si respingono a vicenda. La stabilizzazione sterica si verifica quando gruppi voluminosi sulla superficie delle particelle di lattice impediscono alle particelle di agglomerarsi. Questi gruppi sono tipicamente tensioattivi o colloidi protettivi come CELLOSIZE ™ Idrossietilcellulosa.
Stabilizzazione sterica
Nella polimerizzazione in emulsione, vengono generati radicali liberi per avviare la polimerizzazione. Quando l'idrossietilcellulosa (HEC) è presente nella reazione, i radicali liberi possono essere generati anche sulla catena principale dell’ HEC. Questi siti radicali reattivi possono avviare la polimerizzazione in emulsione e far sì che l'HEC sia legato chimicamente al polimero prodotto. Questo meccanismo permette di fornire un'azione colloidale protettiva ottimale e consente un miglioramento della stabilità dell'emulsione. La figura seguente illustra il meccanismo di reazione descritto.
A causa della natura idrofila dell'HEC innestato nel polimero, le molecole d'acqua sono "legate" alla superficie delle particelle del polimero. Questa acqua "legata" agisce come uno strato di transizione tra "acqua libera" nell'emulsione e la fase polimerica idrofoba fornendo stabilità all'emulsione. Questo effetto è illustrato nel diagramma seguente.
Questo innesto di HEC al polimero non è l'unica reazione che si verifica durante la polimerizzazione. Anche la catena principale nella moleola HEC puo’ essere spezzata, producendo frammenti di HEC più piccoli. Le due possibili vie di reazione normalmente si verificano simultaneamente con una via preferita in base alla reattività del monomero e alla struttura chimica dell'HEC. L'HEC che non è innestato al polimero non fornisce una stabilizzazione ottimale all'emulsione. Per questo motivo è importante capire quale grado di CELLOSIZE ™ è più adatto al tuo sistema. Le reazioni competitive sono illustrate di seguito.
Selezione del grado
Come accennato in precedenza, lo stato dell'innesto di CELLOSIZE ™ su un polimero durante la polimerizzazione in emulsione varia in base alla reattività del monomero verso intermedi radicalici. Sapere come i monomeri in un sistema influenzeranno l'HEC consente la selezione di un grado con la struttura chimica ottimale. Quando viene scelto il grado ottimale, permette di ridurre la quantità di ingredienti stabilizzanti utilizzati (sia tensioattivi che colloidi protettivi) e pertanto una riduzione del costo delle materie prime e un minore assorbimento di acqua del lattice.
Sistemi vinilici
I monomeri vinilici come l'acetato di vinile e il versatato di vinile hanno una reattività relativamente bassa verso gli intermedi radicali. Ciò significa che i radicali HEC generati in sistemi contenenti solo monomeri vinilici preferiranno la via di degradazione. Nei sistemi vinilici è preferibile utilizzare CELLOSIZE ™ EP 09 come colloide protettivo. Questo grado ha un diverso modello di sostituzione idrossietilica che riduce la tendenza alla scissione e favorisce la reazione di innesto.
Sistemi acrilici
I monomeri acrilici come il metil metacrilato, butil acrilato e 2-etilesil acrilato sono estremamente reattivi verso gli intermedi radicali. Questi sistemi favoriscono la via dell'innesto per i radicali HEC. Questo alto grado di innesto può provocare un ponte di particelle di lattice se le condizioni di reazione non sono adeguatamente controllate. Questo alla fine si presta all'agglomerazione del lattice. In questi sistemi si consiglia di utilizzare un grado di peso molecolare inferiore come CELLOSIZE ™ EP 09, QP 300 o QP 4400. Si consiglia inoltre di utilizzare molto meno CELLOSIZE ™ rispetto ai sistemi vinilici (0,2% massimo) e di aggiungere l'HEC a il sistema verso la fine o dopo l'aggiunta dei monomeri.
Gradi CELLOSIZE ™ consigliati per la polimerizzazione in emulsione
