Использование водных полимерных дисперсий в качестве пленкообразующих систем, страница 2

Сродство полимеров к воде обусловлено присутствием в их структуре полярных неионогенных (—ОН, —О—, -, —С = О и т. п.) или ионогенных (—СООН, —СООNa, — СООNН₄ и т.п.) групп.

Неионогенные полярные группы характеризуются значительными дипольными моментами, обусловливающими сильное диполь-дипольные взаимодействие с дисперсионной средой и специфическую сольватацию этих групп водой за счет водородных связей. В случае ионогенных групп к этим межмолекулярным взаимодействиям прибавляется ион-дипольное взаимодействие.

Характер полярной группы оказывает значительное влияние на способность полимера растворяться в воде. Полуколичественной оценкой влияния той или иной полярной группы на сродство полимера к воде может служить эквивалентная масса гидрофобной части (ЭМГ) полимера, приходящаяся на одну полярную группу, при которой полимер еще сохраняет способность растворяться в воде. Так, для полимеров, имеющих полярные группы —ОН и —СООН, растворимость полимера в воде сохраняется соответственно до величины ЭМГ, равной 115и 215, Кислород простой эфирной связи не оказывает столь эффективного влияния на растворимость полимера в воде. Полимеры, содержащие такой кислородный атом, растворяются в воде лишь при ЭМГ не более 30. Этим объяснима хорошая растворимость в воде таких полимеров, как поливиниловый спирт, натриевая соль полиметакриловой кислоты и полиоксиэтилен.

Следует иметь в виду, что с увеличением молекулярной массы при прочих равных условиях растворимость полимера в воде снижается. Это обусловлено увеличением сил внутримолекулярного взаимодействия с участием тех же полярных групп полимера.

Для многих полимеров, ограниченносовмещающихся с водой, лиофильные водные дисперсии могут быть получены только в смеси воды с органическими растворителями, в качестве которых обычно используют спирты. Кроме того, для повышения сродства таких полимеров к воде их полярные группы часто переводят в более активные, способствующие повышению лиофильности полимера. Так, карбоксильные группы, могут быть переведены в форму аммонийных солей:

а гидроксильные группы — в форму аммонийных оснований:

Лиофильные водно-спиртовые дисперсии получают, например, на основе олигомеров поликонденсационного типа (эпоксидные, карбамидо-, меламино- и фенолоформальдегидныё, алкидные и некоторые другие). Для получения таких дисперсий олигомер растворяют в спиртах, проводят ионизацию полярных групп (—СООН, —ОН), переводя их в форму соответствующих солей, а затем разбавляют водой.

Такие пленкообразующие системы принято называть водоразбавляемыми. Олигомеры, предназначенные для их приготовления, также обычно называют водоразбавляемыми.

Выбор органических растворителей для водоразбавляемых систем проводится таким образом, чтобы в процессе формирования покрытия образовывались азеотропные смеси этих растворителей с водой, облегчающие удаление воды из пленки. Наиболее часто в качестве растворителей используются смеси таких спиртов, как изопропанол, изобутанол, бутанол и простые моноэфиры этиленгликоля — целлозольвы (метил-, этил- и бутил-) в различных сочетаниях.

Среди водоразбавляемых продуктов не последнее место занимают водорастворимые акриловые сополимеры. Очень перспективным является направление исследования и получения таких продуктов. Наиболее простая формулировка определения полиакрилатов – это (со)полимер на основе акриловой или метакриловой кислот и их производных. Итак, какие же сомономеры можно использовать для получения водоразбавляемых акриловых (со)полимеров. По патентным данным, водорастворимыми считают мономеры, имеющие растворимость в воде при 20°С более 5 мас.%. Более четкого определении в исследованной литературе не указано. Наличие в мономере полярных функциональных групп, таких, как — , —СООН, -С=О, —ОН и ряда других, придает ему гидрофильные свойства. Составить ряд мономеров в порядке возрастающей или убывающей гидрофильности на основе имеющихся литературных данных не представляется возможным.