Практически акриловые полимеры для покрытий редко являются гомополимерами, а представляют собой сополимеры твердых и мягких мономеров. Твердость полимера характеризуется температурой стеклования (, и для конкретного сополимера его Тс можно рассчитать по уравнению l/TG= W1/TG1 + W2/TG2 и т. д., где TG1, TG2 являются температурами TQ гомополимеров составляющих мономеров в К, a W1, W2 — их массовые доли. Для термоотверждаемых полимеров такая рассчитанная Тс не будет являться Тс конечной пленки, так как сшивание приведет к дальнейшему повышению Тс, и это необходимо иметь в виду.

Хотя при сополимеризации могут быть получены' полимеры различной структуры (статистические, чередующиеся, блочные или привитые), для покрытий в подавляющем большинстве случаев используются статистические сополимеры. Их статистический характер определяет также то, что явления тактичности и кристаллизации, столь важные для объемных свойств полимеров, в этих полимерах для покрытий практически не проявляются. А наиболее часто встречающиеся структурные эффекты у этих полимеров заключаются в разделении фаз и эффектах доменов, которые происходят либо случайно, либо их заранее планируют.

2.5.1. Состав и синтез

При выборе рецептуры акриловых смол состав мономеров можно определить исходя из требований срока службы, стоимости и функционального назначения [30, 31]. Соотношения твердого и мягкого мономера будут определяться требуемой величиной Тс, которая наряду с молекулярной массой довольно четко определяет возможность применения сополимера в покрытиях. Основная цель — достигнуть этих необходимых параметров по Тс и М и высоких конверсий. Основными факторами, влияющими на А! при синтезе полимера, являются природа инициатора и его концентрация, температура, концентрация мономера и агентов передачи цепи в случае их применения. Обычно полимеризацию проводят в присутствии до 50% растворителя при кипячении с обратным холодильником. Таким образом, температура реакции определяется природой используемого растворителя. Обычно количество инициатора колеблется между 0,1 и 4%, а температура инициированной полимеризации — от 90 до 150 °С. Показано, что довольно часто среднечисленная молекулярная масса обратно пропорциональна корню квадратному из концентрации инициатора при данной температуре.

Полимеризацию акриловых мономеров можно осуществлять в массе, суспензии, эмульсии, дисперсии или в растворе. Однако при синтезе полимеров, предназначенных для получения покрытий, наиболее часто используют методы полимеризации в растворе, в эмульсии и в дисперсии.

Возможны несколько вариантов полимеризации в растворе. Наиболее прост одностадийный вариант — нагревание мономера, растворителя и инициатора до достижения необходимой степени превращения. Однако, винильная полимеризация высоко экзо-термична (50—70 кДж/моль) и эта теплота обычно отводится холодильником при кипении смеси. При одностадийном процессе реакция может быть очень экзотермичной, а это опасно. Поэтому используют методы, когда мономер и инициатор, или только инициатор вводят в реакционную систему при кипении постепенно в течение 1—3 ч для того, чтобы обеспечить умеренное выделение тепла и более контролируемое протекание реакции. Технически и с точки зрения безопасности наиболее предпочтителен метод, когда в кипящий растворитель постепенно добавляют мономер и инициатор. Он, кроме того, обеспечивает лучшую возможность контролировать М и молекулярно-массовое распределение. При этом мономер и инициатор либо предварительно смешивают и затем постепенно вводят в реакцию, либо, для полной безопасности, каждый из этих компонентов дозируют из разных емкостей. При этом должен быть обеспечен хороший контроль скорости введения каждого компонента. После завершения полимеризации продукт можно дополнительно разбавить растворителем, однако процесс всегда проводят в присутствии 30—40% растворителя с целью снижения вязкости смеси, улучшения перемешивания и отвода тепла. В большинстве случаев необязательно после конденсатора устанавливать сепаратор для отделения воды. Однако это нужно делать в тех случаях, когда наряду с полимеризацией протекает реакция конденсации, например, при синтезе некоторых сополимеров, содержащих акриламид.


⇐ вернуться назад| |читать дальше ⇒