Дисперсионная полимеризация

Для проведения дисперсионной полимеризации непрерывная фаза выбирается таким образом, чтобы она могла растворять мономер, а образующийся в процессе полимеризации полимер, наоборот, был в ней нерастворим. Таким образом, реакционная смесь вначале гомогенна, но в ходе полимеризации выделяется полимер, после чего реакция протекает в гетерогенной системе [16].

Органическими растворителями при дисперсионной полимеризации чаще всего служат алифатические углеводороды – гептан или циклогексан, иногда полярные жидкости – фтор- или хлорзамещенные углеводороды, сложные эфиры и спирты. Углеводороды или их смеси выбирают по температуре кипения в соответствии с требуемыми условиями полимеризации, которую обычно ведут при температуре кипения растворителя. Также при полимеризации некоторых мономеров (например, акролеин) в качестве растворителя может использоваться вода.

Для проведения процесса используют растворимые в непрерывной фазе инициаторы, а для создания стабильной коллоидной дисперсии применяют стабилизаторы, обеспечивающий стерический фактор стабилизации.

Таким образом, неотъемлемыми компонентами дисперсионной полимеризации являются мономер, растворитель/нерастворитель, инициатор и стерический стабилизатор.

Дисперсионную полимеризацию проводят в присутствии стабилизатора, образующего на поверхности полимерных частиц защитный слой. Для предотвращения десорбции стабилизатора он должен быть закреплен на поверхности этих частиц. Чтобы стабилизатор был эффективным, он должен быть амфипатным, т.е. содержать сегмент, обладающий сродством к поверхности частицы конечного полимера (так называемый «якорь»), так и сегмент, растворимый в реакционной среде. Используемые стабилизаторы делятся на три класса: 1) гомополимеры 2) блок- и графт-сополимеры 3) макромономеры [15-17].

До инициирования полимеризации начальная система представляет собой гомогенный раствор, а после – начинают появляться олигорадикалы, которые вырастают до критической длины, после чего выделяются (высаживаются) из раствора в виде первичных частиц. Период образования первичных частиц очень мал. Для описания дальнейшего роста частиц предлагаются различные механизмы. Ряд авторов полагает, что для частиц маленького размера рост протекает за счет поглощения олигорадикалов с последующим протеканием реакции обрыва в частицах; для больших частиц инициирование и рост происходят в дисперсионной среде, что приводит к росту частиц за счет «мертвого» полимера [15].

Размер полимерных частиц и их распределение по размерам при проведении дисперсионной полимеризации можно варьировать, изменяя природу и концентрацию стабилизатора, концентрацию мономера и инициатора в исходной системе, а также температуру процесса [17].