O papel dos tensoativos no processo de polimerização em emulsão

Para a obtenção de látex sintético, componente principal de tintas e adesivos base água, o principal processo utilizado é o de polimerização em emulsão. Nele, monômeros (acrílicos, metacrílicos, vinílicos etc.) são polimerizados em meio aquoso usando iniciadores radicalares, onde tensoativos são necessários para a estabilização do sistema durante a polimerização, e das partículas de polímero dispersas formadas.

O processo de polimerização em batelada consiste em adicionar todos os insumos, dentre os quais se destacam solução de tensoativos, mistura de monômeros e solução de iniciador, ao reator no início do processo e manter a polimerização em determinada condição de agitação e temperatura até que se atinja a conversão do monômero em polímero próxima de 100%.

O início da polimerização (estágio A) é composto por gotas de monômeros emulsionadas, uma fração de monômero solúvel em água, micelas de tensoativos inchadas por monômeros e iniciador solúvel em água. No estágio B, há o crescimento das partículas e polimerização das moléculas de monômero solúveis no meio aquoso e geração de radicais oligoméricos. No estágio C, é onde ocorre a polimerização no interior das partículas com concentração de monômeros, resultando na diminuição da taxa de conversão e no término da polimerização. Por fim, na parte D, acontece a dispersão de partículas de polímero obtidas no final do processo de polimerização, conhecidas como látex (singular) e látices (plural).

Na polimerização em emulsão, os tensoativos promovem a emulsificação das gotículas de monômeros, solubilizam monômeros no interior das micelas, controlam o número de partículas nucleadas no Estágio A, a estabilidade das partículas ao longo dos Estágios B e C, a distribuição de tamanhos de partícula, a estabilidade e a tensão superficial do látex final e a formação de coágulo no reator.

ESCOLHA DOS TENSOATIVOS

A escolha dos tensoativos é de suma importância para desenvolver um processo de polimerização em emulsão e obter um látex com distribuição de tamanhos de partículas e estabilidade apropriadas para cada aplicação. As características-chaves de tensoativos usados em polimerização em emulsão, estão ligadas à sua capacidade de diminuir a tensão superficial da fase aquosa e adsorver em fases dispersas, promovendo diminuição da tensão interfacial e estabilidades eletrostática e estérica.

Tensoativos aniônicos e não iônicos são muito usados em polimerização em emulsão de látices aniônicos convencionais. Normalmente, um único tensoativo não é suficiente para gerar um látex atendendo a todos os quesitos solicitados. Preferencialmente, os tensoativos aniônicos promovem a estabilidade mecânica do látex por meio da estabilização eletrostática das partículas, enquanto os tensoativos não iônicos promovem estabilidade a eletrólitos e a ciclos de aquecimento e resfriamento por meio de estabilização estérica.

LINHA EM EMULSIFICANTES: OXIMULSION ®

Os agentes emulsificantes são surfactantes adicionados nos processos de emulsão para aumentar a sua estabilidade tornando-as estáveis e homogêneas. A molécula de um emulsificante possui uma parte polar (compatível com a água) e outra apolar (compatível com o polímero). São fundamentais para o processo de polimerização em emulsão.
A linha de emulsificantes OXIMULSION® é formada por tensoativos primários APE-free para polimerização em emulsão (por exemplo látex acrílicos, estirênicos e vinílicos) e emulsificação de resinas (por exemplo, as alquídicas). Os principais atributos dessa linha incluem desempenho superior aos tensoativos derivados de alquilfenol etoxilado, possibilitando alto controle de partícula, viscosidade e conversão, baixo VOC, baixa toxicidade e alto teor de sólidos. Em suma, os emulsificantes OXIMULSION® permitem que o formulador obtenha látex com baixa toxicidade, alta estabilidade e performance. Essas otimizações, como formulações de alto teor de sólidos, trazem benefícios econômicos para toda a cadeia.

Os tensoativos da Oxiteno foram desenvolvidos para serem facilmente incorporados ao processo de polimerização em emulsão e para auxiliar a produção de látex com granulometria controlada e excelente desempenho – como alta resistência à água e baixa formação de coágulos. Entre os benefícios, estão:

• Excelente controle de tamanho de partícula durante o processo

• Permite a geração de emulsões com baixa granulometria

• Melhora a estabilidade eletrolítica

• Baixa formação de coágulos

• Alta resistência à água

MANUAL DESCOMPLICADO DE TECNOLOGIA DE TINTAS
Para compartilhar o conhecimento e a experiência de seus especialistas em Coatings, a Oxiteno publicou um livro que funciona como um guia rápido e prático para formulação de tintas e emulsões. De forma simples, o livro oferece conceitos fundamentais da tecnologia de tintas e traz temas relevantes para a indústria, como informações sobre solventes, tensoativos, GHS, polimerização em emulsão, avaliação de ciclo de vida, além da metodologia de design of experiments (DOE). O manual completo pode ser adquirido aqui.