REVISÃO DE LITERATURA: Produção do Latéx

1. REVISÃO DE LITERATURA

2.2 Produção do Latéx

O látex é  uma dispersão polimérica, ou seja, são resinas do tipo acrílicas, em que polímeros são formados pela polimerização de monômeros acrílicos e vinílicos em emulsão, neste caso o veículo é a água. As estruturas destes monômeros estão representadas na figura x.

[pic 1]

Figura X. Estrutura dos monômeros vinílicos e acrílicos

 

Os látex acrílicos e vinílicos constituem uma classe muito importante de veículos para tintas, pois combinam as vantagens dos monômeros acrílicos e vinílicos (baixo custo, grande variedade de espécies químicas que permitem obter polímeros para variadas aplicações, facilidade de polimerização) com o uso da água em substituição aos solventes orgânicos. As consequências do emprego do látex se traduzem em vantagens econômicas, segurança e menor potencial poluidor. O látex é produzido sinteticamente através da técnica de polimerização em emulsão.

2.3 Polimerização em Emulsão

É um processo heterogêneo em que os monômeros estão dispersos em uma fase contínua, geralmente a água, pela adição de um surfactante e são polimerizados por radicais livres provenientes da decomposição de um iniciador solúvel ou parcialmente solúvel na fase contínua. O produto da polimerização em emulsão é uma dispersão estável de um polímero em um meio essencialmente aquoso que recebe o nome de látex (CHERN, 2006).

Essa técnica tem como vantagem a produção de menos calor reacional; produção de polímeros com alto peso molecular e fatores ambientais ligados à ausência de solventes orgânicos. E apresenta como desvantagem, o uso de surfactantes e outros aditivos que geram polímeros não tão puros.

2.4 Componentes

Na polimerização em emulsão vários componentes são necessários, como monômeros, iniciador, água, colóide protetor, emulsificantes/surfactantes, tampões e outros aditivos.

2.5 Monômeros

É o fator determinante das propriedades finais da resina, uma vez que a composição química do polímero depende somente da seleção dos monômeros. Os monômeros influenciam nas propriedades de filmes de seus polímeros, como dureza, flexibilidade, secagem, pegajosidade, propriedades mecânicas, elongação e durabilidade.

Há algumas considerações a respeito dos monômeros para serem usados na polimerização por emulsão: O monômero deve ser pouco solúvel na fase aquosa; O monômero deve ser polimerizável na temperatura em que ocorrerá a reação; O monômero não deve ser reativo com a água, tensoativo ou qualquer outro aditivo da reação.

2.6 Meio dispersante

É o meio líquido no qual os diferentes componentes estão dispersos ou dissolvidos, sendo o componente majoritário na emulsão. O meio dispersante mais utilizado é a água. Um látex típico contém de 30 a 85% de água.

2.7 Surfactantes

São compostos químicos que influenciam nas forças superficiais de um líquido ou sólido em relação a outros líquidos, sólidos ou gases. Portanto, são aquelas substâncias que tem a função de agir como conciliador entre compostos sem afinidade, pela alteração da tensão superficial.

O surfactante normalmente consiste em uma molécula na qual existe uma porção hidrofílica (grupos polares) e outra lipofílica (grupos apoiares).

Os surfactantes possuem várias aplicações no processo de fabricação das tintas, uma vez que são usados agentes dispersantes durante o processo de moagem do pigmento, emulsificantes no processo de polimerização em emulsão e estabilizantes no produto acabado.

Na polimerização em emulsão, a função dos surfactantes é reduzir a tensão superficial entre a fase que contém o monômero e a fase aquosa, sendo fundamentais neste processo. O papel do emulsionante varia durante o processo de polimerização, sendo importante tanto na formação das partículas bem como na velocidade de polimerização. Uma vez terminada a reação, os emulsionantes irão contribuir para a estabilidade da emulsão.

Os surfactantes são classificados em aniônicos (são compostos que apresentam a parte hidrófila formada por grupos com carga negativa), não-iônicos (são compostos que apresentam a parte hidrófila formada por cadeias alcooxiladas, como por exemplo, os álcoois e fenóis etoxilados), catiônicos (onde a parcela representativa da molécula é formada por grupos de carga positiva).

A quantidade do emulsionante usada na polimerização em emulsão varia de 1 a 5% do peso dos monômeros.

2.8 Iniciadores

São utilizados para dar início à polimerização através da formação de radicais. Na polimerização em emulsão são empregados iniciadores solúveis em água, como o persulfato de sódio, potássio ou amônio, ou a água oxigenada.  

2.9 Mecanismo

A polimerização em emulsão ocorre pela reação com radicais livres, passando pelas etapas de iniciação, propagação e terminação. A polimerização inicia-se com a dissociação do iniciador em radicais livres e estes radicais colidem com os monômeros para formar radicais livres mais complexos que continuam a reação com moléculas de monômero adicional para formar o polímero.

Quando se adiciona o surfactante à água, uma pequena quantidade se dissolve, enquanto que a maior parte permanece agrupada na forma de micelas de tamanho coloidal. Há um equilíbrio dinâmico entre as formas dissolvidas e a micelar. Estas micelas constituidas de 50 a 80 moléculas de surfactante, apresentam-se na forma de bastonetes, onde a parte lipofílica orienta-se para o interior enquanto a parte hidrofílica fica na superfície da micela. Quando o monômero, insolúvel ou ligeiramente solúvel em água, é adicionado à composição, uma parte entra na micela e a outra coexiste com a água se dissolvendo e formando gotas (geralmente são maiores que as micelas que contém monômeros).

A polimerização ocorre, quase na sua totalidade, dentro das micelas que vão se transformando em partículas poliméricas. A polimerização do monômero em solução é insignificante, porque na maioria dos casos, o monômero é praticamente insolúvel em água. Também não ocorre na gota monomérica porque na maioria das polimerizações em emulsão, o iniciador é solúvel em água e insolúvel no monômero. As micelas são o lugar principal para a polimerização, porque atraem o monômero para o seu interior devido à natureza lipofílica desta parte.