Акрилатный сополимер что это
Применение термопластичных акриловых сополимеров Syntopol Chemie
В современной лакокрасочной промышленности применение термопластичных акриловых сополимеров занимает особое место благодаря комплексу свойств покрытий, получаемых на их основе: прозрачности, высокой прочности, химической и атмосферостойкости.
Пленкообразующую способность термопластичные акриловые полимеры (сополимеры) начинают проявлять при температурах от 5 ºС, поэтому ЛКМ на их основе успешно применяются во многих отраслях промышленности. Термопластичные акриловые смолы используют для производства отделочных и ремонтных ЛКМ, применяемых в машиностроении, строительных фасадных материалов, ЛКМ для защиты от коррозии черных и цветных металлов, а также красок для дорожной разметки. Термопластичные акриловые сополимеры в сочетании с нитроцеллюлозой и пластифицирующими алкидными олигомерами можно применять для получения наружных автомобильных покрытий низкотемпературной сушки.
Наибольшее промышленное применение нашли сополимеры эфиров акриловой и особенно метакриловой кислоты и низших спиртов (метилового, этилового и бутилового).
В зависимости от свойств, которые мономеры придают (со)полимеру, их можно классифицировать на «твердые» и «мягкие». «Твердыми» мономерами, например, являются метилметакрилат, стирол, винилацетат. Акрилаты более «мягкие», чем метакрилаты; к «мягким» мономерам относятся: этилакрилат, 2-этилгексилакрилат, а также длинноцепные метакрилаты.
Карбоксилсодержащие сополимеры получают при введении в состав акрилового сополимера 3–25 % одноосновных ненасыщенных карбоновых кислот, например акриловой или метакриловой. Наличие небольшого количества карбоксильных групп улучшает диспергирование пигментов и смачивание полярных подложек.
Метилметакрилат как «твердый» мономер придает покрытиям стойкость к действию бензина, УФ-излучения, обеспечивает сохранение блеска. Поэтому его используют в сополимерах, предназначенных для получения верхних покрытий, особенно при окраске автомобилей. Бутилметакрилат − более «мягкий» мономер, придающий очень хорошую влагостойкость покрытиям холодной сушки, но его пластифицирующий эффект ограничен. Он придает покрытиям хорошую межслойную адгезию, хорошую стойкость к действию растворителей, УФ-излучения и сохранение блеска.
В таблице приведены основные свойства и области применения термопластичных акриловых смол, выпускаемых фирмой Synthopol Chemie (Германия).
1.3. Полиакрилаты, акриловые и стиролакриловые сополимеры
Полимерные акриловые дисперсии делятся на акриловые и стирола-криловые. Акриловые — дисперсии полимеров, полученных из акриловых или метакриловых мономеров, стиролакриловые — при сополимеризации производных акриловой (метакриловой) кислоты со стиролом. В табл. 3 приведены характеристики мономеров, используемых для получения дисперсий обоих типов [13]. Так как акриловую кислоту и ее производные получают из пропана, метакриловую и ее эфиры — из 2-гидрокси-2-метилпропилонитрила, изобутана или изо-бутиральдегида в результате многостадийных процессов, эти мономеры более дороги, чем стирол и винилацетат. Поэтому акриловые сополимеры дороже стиролакриловых и сополимеров ви-нилацетата.
В то же время поли(мет)акрилаты обладают высокой атмосферо-стойкостью, стойкостью к действию УФ-излучения, хорошей водостойкостью и устойчивостью к пожелтению покрытий на их основе, возможностью легко получать сополимеры с заданной жесткостью, гибкостью и твердостью. Высокий блеск покрытий и его сохранение при длительном атмосферном воздействии в сочетании со стойкостью покрытий к действию щелочей, кислот и воды делает этот класс сополимеров незаменимым в рецептурах ЛКМ для наружного применения.
Структура и свойства акриловых сополимеров
Основные свойства полимеров, такие, как температура стеклования (Тст), минимальная температура пленкообразования (МТП) и физико-механические свойства покрытий на их основе, зависят от структуры основной и боковых цепей полимерной макромолекулы.
Акриловые полимеры (акрилаты)
Акриловые полимеры, или так называемые акрилаты, представляют собой полимеры и сополимеры эфиров, амидов и нитрилов простейших непредельных карбоновых кислот: акриловой (СН2= = СН—СООН) и метакриловой (СН2 = С(СН3)—СООН).
Наибольшее применение в производстве пластмасс и покрытий получили метиловый, этиловый и бутиловый эфиры акриловой и метиловый и бутиловый эфиры метакриловой кислот. Эфиры этих кислот легко полимеризуются, образуя прозрачные, бесцветные и термопластичные полимеры следующего строения:
Полиакрилаты и полиметилакрилаты широко используют для производства листовых материалов, труб, композиций для прессования и литья под давлением, пропиточных составов и т. д., поли-метилметакрилат, или органическое стекло (плексиглас),— в авиастроении и приборостроении.
Акрилаты растворяются преимущественно в сложных эфирах, кетонах, хлорированных и ароматических углеводородах и совмещаются с пластификаторами. Самостоятельно или в смеси с другими пленкообразователями (нитратом целлюлозы, ацетилцеллюлозой, некоторыми смолами и др.) их применяют для изготовления специальных особо светлых лаков и ярких эмалей. Покрытия их отличаются высокой атмосферостойкостью, стойкостью к действию ультрафиолетового излучения.
Как и другие термопластичные полимеры, акрилаты образуют высоковязкие растворы; приготовленные на них лаки и краски имеют невысокий сухой остаток. Для отделки древесины их применяют ограниченно.
Водные дисперсии акриловых полимеров и сополимеров, образуемые при эмульсионной полимеризации, применяют для приготовления воднодисперсионных красок, причем атмосферостойкость покрытий из них значительно превосходит атмосферостойкость покрытий из других дисперсий, например поливинилацетата.
Недостаток акрилатов как пленкообразователя — относительно высокая стоимость и невысокий сухой остаток.
Новые акриловые сополимеры для производства ЛКМ
Акриловые полимеры используют в различных отраслях промышленности, в частности в качестве пленкообразователей и загустителей при производстве лакокрасочной продукции. С момента их появления на лакокрасочном рынке состав и технологии синтеза акриловых полимеров постоянно совершенствуются в соответствии с современными требованиями и в настоящее время заменяют другие пленкообразователи, традиционно применяемые для производства ЛКМ. Акриловые сополимеры различного состава используют для получения экологически безопасных материалов.
Одной из крупнейших областей применения акриловых сополимеров, полученных полимеризацией в растворе, является производство органорастворимых ЛКМ. Кроме того, такие продукты используют для получения вторичных водоразбавляемых акриловых дисперсий и порошковых ЛКМ.
Когда органорастворимые термопластичные акриловые сополимеры начали применять для производства ЛКМ, на их основе получали материалы, высыхающие за счет физических процессов (испарения растворителей). Сейчас такие продукты применяют только в отдельных случаях. В настоящее время для получения высококачественных ЛКМ, как правило, используют органорастворимые сополимеры, образующее трехмерную структуру в процессе пленкообразования. При отверждении протекают главным образом реакция самосшивания метилолакриламидов и взаимодействие гидроксильных групп акрилового сополимера с аминными смолами или полиизоцианатами, содержащими свободные или блокированные изоцианатные группы.
Одним из основных путей снижения выделения летучих органических соединений (ЛОС) при нанесении ЛКМ является использование воды в качестве растворителя или диспергирующего агента. Существует лишь незначительное число пленкообразователей, растворимых в воде. Тем не менее, с помощью специальных преобразований практически все олигомеры можно перевести в водную фазу. Путем перевода акриловых полимеров в водную фазу получают вторичные акриловые дисперсии, называемые так потому, что их получение происходит в две стадии: полимеризации и получения водной дисперсии. Акриловые полимеры для вторичных дисперсий получают блочной, суспензионной полимеризацией или, чаще всего, полимеризацией в растворе.
Существуют два способа получения стабильных вторичных дисперсий:
Акриловые смолы, полученные полимеризацией в растворе и используемые для производства вторичных дисперсий, имеют значительно более низкую молекулярную массу, чем смолы, полученные эмульсионной полимеризацией. Это является преимуществом при пленкообразовании за счет химического взаимодействия.
Вторичные водные дисперсии акриловых смол образуют ровную однородную блестящую пленку. Они устойчивы при хранении и механических воздействиях, образуют химически и атмосферостойкие покрытия.
В результате отгонки растворителей из растворов акриловых смол получают твердые смолы, применяемые в производстве порошковых ЛКМ, полностью удовлетворяющих требованиям по ограничению выделения ЛОС при производстве и нанесении.
Наиболее важным для применения в лакокрасочной промышленности типом акриловых полимеров являются первичные дисперсии. Первичные дисперсии акриловых сополимеров получают методом эмульсионной полимеризации. Процесс получения достаточно прост и относительно недорог.
Наиболее широко в лакокрасочной отрасли используют акриловые сополимеры (чистые акрилаты) и сополимеры эфиров (мет)акриловой кислоты со стиролом (стиролакрилаты).
Первичные дисперсии сополимеров являются термодинамически неустойчивыми системами. Они достигают кинетической стабильности при введении защитных коллоидных систем или водорастворимых мономеров, таких как (мет)акриловая кислота, акриламид или метакриламид.
Акриловые сополимеры используют для получения акрилэфирных преполимеров или олигомеров. Они, как правило, более высокомолекулярные и имеют более широкое молекулярно-массовое распределение, чем стехиометрические акрилаты и не могут быть описаны с помощью простой структурной формулы, а также их нельзя отнести к определенному типу смол по химической структуре основной полимерной цепи. Применяются четыре основных типа стандартных акриловых сополимеров с функциональными группами: эпоксиакрилаты, простые и сложные полиэфиракрилаты, полиуретанакрилаты.
Разработан ряд ненасыщенных соединений, которые применяют в составе радиационно-отверждаемых ЛКМ. Для этих целей предпочтительно используют акриловые мономеры.
Раньше для получения УФ–отверждаемых смол использовали ненасыщенные полиэфиры в сочетании со стиролом в качестве активного разбавителя. И хотя многие характеристики покрытий проще обеспечить в случае использования других пленкообразователей, ненасыщенные полиэфиры в течение длительного времени занимали большую долю рынка благодаря низкой стоимости. Замена нежелательного стирола акрилатами приводит к значительному удорожанию продукта.
Применяется ряд мономеров и смол, содержащих виниловые функциональные группы, например сложные и простые виниловые эфиры, N–виниламиды и винилстирол, винилтолуол.
Из сложных виниловых эфиров наиболее часто использовали винилацетат, но из-за низкой температуры кипения и вспышки его больше не используют в производстве радиационно-отверждаемых ЛКМ. Разработаны новые сложные виниловые эфиры, но из-за низкой реакционной способности и ограниченной доступности сырья они не используются широко в производстве радиационно-отверждаемых ЛКМ.
N–винилпирролидон в течение многих лет был одним из наиболее часто используемых активных разбавителей, но из-за его токсичности, запаха и высокой стоимости его использование в настоящее время существенно сократилось. Теперь N–винилпирролидон заменяют N–винилкапролактамом.
Возможность применения различных акриловых мономеров для синтеза сополимеров создает основу для разработки ЛКМ с разнообразными свойствами. Введение в молекулу полимера мономеров с разными физическими и химическими свойствами в различных пропорциях позволяет создавать сополимеры, отличающиеся молекулярной массой и структурой.
Вредные вещества в косметике и их полезные заменители
Для многих пользователей очень актуален вопрос, как быстрее разобраться, не является ли косметика опасной. Ведь в рекламных буклетах, по телевизору рассказывают лишь о чудодейственных косметических продуктах, способных омолодить, украсить, освежить нас с ног до головы. Но насколько натурально то или иное средство, и можно ли считать его безопасным? Даже не будучи химиком, можно самостоятельно определить пользу той или иной косметики. Нужно лишь очень внимательно и придирчиво изучить состав выбираемого средства, если он не сертифицирован в качестве натурального. Это самое простое, что можно сделать.
Порядок ингредиентов в составе
Согласно правилам современной торговли, на упаковке продукта должен находиться полный список ингредиентов на русском или написанный латинским шрифтом (то есть, INCI). Ингредиенты располагаются в порядке уменьшения их содержания, другими словами, первым указывается тот компонент, которого в продукте больше всего. Чаще всего это обыкновенная вода, затем могут идти масла (как правило, в лосьонах и кремах), моющие агенты – поверхностно-активные вещества (присутствуют в гелях для душа и шампунях), другие компоненты, определяющие косметические свойства конкретного продукта, среди которых могут быть эмульгаторы, гелеобразующие вещества и пр. В конец списка попадают консерванты, к которым могут добавляться также красители, отдушки и ароматизаторы.
Хотя современная косметическая промышленность выпускает тысячи наименований всевозможных средств ухода, но по указанной схеме любой покупатель может довольно легко сориентироваться, чтобы выбрать подходящий именно ему по безопасности и натуральности продукт.
Тем, кому важно непременно стать обладателем натуральной косметики, нужно помнить следующее. Есть таблица, в которой приведены те компоненты, которые негативно сказываются на степени экологичности и натуральности косметических препаратов. Обычно сертифицированная органическая и натуральная косметика обходится без подобных ингредиентов, хотя они часто попадаются в средствах класса green washing.
Вредные вещества и их полезные заменители
С помощью предлагаемой таблицы покупатель сможет сориентироваться в компонентном составе оцениваемого продукта перед тем, как его купить, чтобы в дальнейшем избегать контакта с нежелательными продуктами. Если в продукте нет перечисленных в таблице ингредиентов, то почти наверняка (хотя и не всегда), в нём не будет и следующих сомнительных компонентов:
Нужно иметь в виду, что выбор косметики является процессом сугубо индивидуальным, а пожелания по уровню безопасности и натуральности продуктов у разных людей могут сильно отличаться. Поэтому выбирать косметику нужно тщательно, но руководствуясь особенностями своего здоровья и организма, а также благом для окружающей среды. В конце концов покупка и является тем высказыванием в пользу того или иного продукта, которое должен будет учесть производитель.
Минеральные масла и силиконы
Следует избегать присутствия в косметике минеральных масел и кремнийорганических соединений (силиконов).
Они могут скрываться под названиями:
Практически все эти компоненты являются продуктами нефтехимической переработки и способны образовывать на поверхности кожи непроницаемую плёнку, закупоривающую имеющиеся на ней поры. А продукты нефтепереработки и кремнийорганические соединения плохо разлагаются в природной среде, поэтому вредят ей. Поэтому почти все вещества, полученные из нефти, к использованию в натуральной косметике не допускаются, есть лишь немного исключений.
Для этих веществ есть альтернативные натуральные продукты:
Следует избегать присутствия неоднозначных поверхностно-активных веществ (ПАВ). На их присутствие указывают те ингредиенты, где присутствуют «PEG» или окончания «-ETH» с последующей цифрой. Некоторые из этих веществ способны раздражать кожу и делать её более проницаемой для более вредных соединений, есть и такие, которые вызывают аллергию. В сертифицированной натуральной косметике подобных ПАВов не добавляют, тем более что и процесс их производства считается вредным.
Натуральной альтернативой для них могут послужить:
Микропластик
Нужно следить, чтобы в состав косметики не входил микропластик, который может иметь следующие обозначения:
Здесь проблема состоит в том, что жидкая форма микропластика (гелеобразователь) либо гранулированная (используемая в пилинге), плохо разлагается микроорганизмами и создаёт трудности в очистке от него сточных вод, поэтому он значительно загрязняет природные водные системы. Кроме того, микропластик может попадать в пищевую цепочку, если их внести в помаду, которую женщины тут же начинают съедать вместе с пластиком.
Естественно, что в натуральной и сертифицированной косметике наличие микропластика не допускается. В качестве натуральной альтернативы могут применяться:
Гормональные ингредиенты
Следует избегать присутствия в косметике ингредиентов с гормональным действием. К ним относятся:
Ингредиенты с гормональным действием или эндокринные дисрупторы, будучи в определённых дозах, способны воздействовать на эндокринную систему, вызывать злокачественные новообразования, врождённые дефекты и нарушения развития детей. В сертифицированной натуральной косметике они не допускаются.
Альтернативой химических УФ-фильтров могут служить: минеральные УФ-фильтры в виде оксида цинка (Zink Oxide) или диоксида титана (Titanium Dioxide).
Защищать кожу от солнца – задача непростая, которая почти всегда требует некоторого компромисса, поэтому оксиды цинка и титана обычно присутствуют в органических и натуральных продуктах. Эти окислы металлов садятся на коже белой заметной плёнкой, но если это не так важно для детей, то не всегда удобно взрослым, которые не хотели бы выглядеть слишком бледно на пляже. Если средство для защиты от ультрафиолета с минеральными фильтрами не даёт белого эффекта, то там, скорее всего, эти оксиды содержатся в форме наночастиц, что должно быть указано на упаковке средства. Подобные средства не следует наносить на повреждённую кожу, например, после солнечного ожога.
К самым безопасных УФ-фильтрам относятся:
При этом важно помнить, что любая защита от ультрафиолета будет всё же лучше её полного отсутствия, поскольку солнечные ожоги неизбежно увеличивают риск возникновения рака кожи.
Следующими веществами, которых следует избегать, являются этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA), и соединения этаноламина (MEA, TEA, DEA и другие).
ЭДТА является токсичным комплексообразователем, не гидролизующимся водой. Он образует комплексы с тяжёлыми металлами, солями жёсткости или питательными микроэлементами, которые накапливаются в сточных водах и позднее могут попадать в питьевую воду. Диэтиноламин (DEA), триэтаноламин (TEA) и прочие амины склонны к образованию нитрозаминов, имеющих канцерогенные свойства. Их присутствие в сертифицированной натуральной косметике недопустимо.
BHA и ВНТ
Избегать также следует антиоксидантов BHA и ВНТ. Под этими аббревиатурами скрываются бутилгидрокситолуол (ВНТ) и бутилгидроксианизол (ВНА). Эти соединения токсичны, а испытания на животных показали, что они изменяют состав крови, угнетают иммунную систему, печень и щитовидную железу, вызывают аллергию. Оба соединения способны аккумулироваться в тканях человека и проникать в эмбрион.
Указанным выше веществам нет места в сертифицированной натуральной косметике, а натуральной альтернативой служат:
Алергенные консерванты
Избегать также следует потенциально аллергенных консервантов. К таковым относятся:
Все эти вещества способны вызвать аллергию и контактный дерматит, а некоторые из них обладают гормональным действием или другими побочными эффектами. В натуральной сертифицированной косметике не допускаются.
У них есть натуральные или идентичные натуральным заменители:
Аллергенные отдушки
Нужно опасаться аллергенных отдушек, к которым относятся:
Меньшим аллергенным эффектом обладают:
В перечисленных синтетических и натуральных отдушках доказан высокий и очень высокий аллергенный потенциал. Иногда мускусные соединения синтетических отдушек способны аккумулироваться тканями организма, а также окружающей средой.
Полезной альтернативы этим веществам нет, поэтому в косметике для чрезмерно восприимчивых людей или маленьких детей присутствия перечисленных отдушек следует избегать, а лучше поискать продукты, вообще не содержащие отдушек.
Азокрасители
Также следует избегать азокрасителей, все значения цветового индекса (CI) которых находятся в диапазоне 11680-40215. Такие вещества способны вызвать аллергию, а часть из них в высоких концентрациях проявляет канцерогенные свойства. В Европе уже запрещены некоторые ароматические амины. Ряд красителей используются в пищевых продуктах, но на упаковке последних должно иметься предупреждение, что они могут вызывать у детей гиперактивность. К таким относятся CI 15985=E110, CI 19140=E102, CI 16035=E129, CI 14720=E122, CI 16255=E124.
Тем, кто ищет веганскую косметику, желательно отказываться от CI 75470 (E 120) – так маркируется красный кармин, который по своему происхождению натуральный, но получается он из насекомых – кошенили.
Натуральной заменой им могут стать красители CI 75000-76999.