Введение
Водные дисперсии полимеров, получаемые методом эмульсионной полимеризации, известны достаточно давно и широко используются в различных областях науки и техники. В зависимости от условий синтеза получают дисперсии с различными свойствами и размером частиц. Варьируя мономеры, можно гибко регулировать пленкообразующие свойства таких систем и синтезировать материалы различного назначения.
Дисперсии полимеров широко применяют при производстве водно-дисперсионных лакокрасочных материалов. Технология производства таких материалов включает в себя стадии приготовления водного полуфабриката, диспергирования пигментов и наполнителей в нем, и стадию составления, на которой в дисперсию полимера вводится пигментная паста. Диспергирование пигментов непосредственно в дисперсии не проводят, т.к. из-за возникающих сильных сдвиговых усилий происходит разрушение дисперсии. Основной технологической задачей при этом является проблема стабилизации таких суспензий и предотвращение оседания частиц пигментов, а также проблема равномерного распределения частиц дисперсной фазы по объему материала. В результате неравномерного распределения частиц пигментов и наполнителей, могут ухудшаться декоративные и эксплуатационные свойства воднодисперсионных ЛКМ, в частности укрывистость, белизна, расход и т.п.
Для решения проблемы равномерного распределения наполнителя по объему полимерной фазы в 70-х годах 20-го века было предложено проводить полимеризацию непредельных соединения непосредственно в присутствии наполнителя. Как правило, полимеризацию при этом проводили или в среде жидкого мономера, или в растворе. Изучение полимеризации на носителях позволило определить основные закономерности этого процесса. Например, воздействуя на поверхность частиц носителя можно получить активные частицы и проводить полимеризацию непосредственно на них. При этом могут образовываться композитные частицы типа «ядро-оболочка», где ядром является частица носителя, а оболочка состоит из полимера.
В то же время вызывает интерес свойства водных дисперсий полимеров, синтезированных с использованием неорганического носителя с размером частиц, соизмеримых с размером частиц самой дисперсии и обладающего различной поверхностной активностью. Наличие такого наполнителя может приводить как к увеличению стабильности дисперсии за счет дополнительного структурирования, так и наоборот, ускоряя разрушение дисперсии за счет появления центров коагуляции. Кроме того, предварительная обработка поверхности частиц наполнителя может позволить получить дисперсии, содержащие композитные частицы типа «полимер-наполнитель». Благодаря своему строению, такие композитные частицы обладают рядом уникальных свойств и могут использоваться в медицине, микроэлектронике, в оптике и т.п.
Таким образом, можно предложить решение проблемы равномерного распределения частиц пигмента в водной дисперсии полимеров, проводя эмульсионную полимеризацию некоторых акриловых мономеров с использованием неорганического носителя, в частности, диоксида титана. При этом можно добиться более равномерного распределения частиц пигмента, получить уже наполненный ЛКМ с улучшенными оптическими свойствами.
Соответственно, получение дисперсий с композитными частицами «полимер-наполнитель» является актуальной задачей, которая позволяет решить проблему равномерного распределения частиц пигмента в водной дисперсии полимеров, избегая процесса диспергирования.