Wasserlösliche Kunststoffe

In der Kunststoffindustrie, wasserlösliche Materialien bieten eine Vielzahl von wünschenswerten physikalischen Eigenschaften, jedoch behalten die inhärenten Vorteile in einem Wassersystem. Zu diesen Vorteilen gehören eine einfache Handhabung, gering Lösungsmittelkosten, niedrigen tox-iCity und schwer entflammbar.

Es gibt keine scharfe Trennlinie zwischen Wasser dispergierbare und wasserlösliche Polymere. Viele sogenannte wasserlösliche Kunststoffe bilden kolloidale Dispersionen anstatt echte Lösungen. In diesem Text, Emulsionen oder Dispersionen von wasserunlöslichen Polymeren werden nicht diskutiert (wie Acrylate, Polyvinylacetat, Styrol-Butadien, Polyvinylbutyral, etc.).

Die wasserlöslichen Kunststoffe können grob in zwei allgemeine Klassen eingeteilt werden: thermoplastische Harze und wärmehärtbare Harze.

thermoplastische Harze

Diese Kunststoffe werden in der Regel durch Polymerisation Techniken synthetisiert. Das heißt, kleine Einheiten (oder Monomeren) sind miteinander verbunden, die endgültige Molekulargewicht und die Polymerkonfiguration zu entwickeln. Selten haben diese Polymere in langen geraden Ketten zu entwickeln; erhebliche Verzweigung tritt häufig. Das Molekulargewicht, Chemie der Seitengruppen, und das Ausmaß der Verzweigung bestimmen all die Eigenschaften, die erhalten werden. Diese Kunststoffe sind als weiße oder hellfarbige Pulver oder in Lösung. Filme, Formteile und Extrusions sind ebenfalls erhältlich, basierend auf einige der thermoplastischen Harzen.

Alkalilösliche Polyvinylacetat-Copolymere

Polyvinylacetat selbst ist in Wasser unlöslich. Copolymere sind jedoch verfügbar, in denen Vinylacetat mit einem sauren Comonomer copolymerisiert. Solche Produkte die organische Löslichkeit von Polyvinylacetat behalten, jedoch in wäßrigem Alkali löslich. Diese Polymere mit niedriger Viskosität in Lösung aufweist und Hochglanzfilme abzuscheiden, die wasserdicht sind, vorgesehen, um eine flüchtige Base, wie Ammoniak verwendet wird. Die Verwendung eines fester Alkali wird mit permanenter Wasserempfindlichkeit in einem Film führen. Sie besitzen im allgemeinen eine gute Haftung an Cellulose und einer Vielzahl von anderen Oberflächen.

Haupteinsatzgebiete sind Webstuhl-finish warp Größen für Dope gefärbte Garne, repulpierbare Klebstoffe oder Leimungsmittel für Papier und Pappe, Konditionierungsmittel für Mauerwerk vor der Lackierung, Schutzüberzüge für Metalle und Egalisiermittel und Filmbildner in selbstpolierende Wachse.

Ethylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymere

Hochmolekulare Polymere wurden durch Copolymerisation von Ethylen und Maleinsäureanhydrid hergestellt. Diese Harze werden entweder in „linear“ Form oder vernetzt mit entweder Anhydrid, freier Säure oder Amid-Ammoniumsalz-Seitenketten.

Hauptanwendungsgebiete sind allgemein Verdickungs- und Suspendiermittel in Klebstoffen, landwirtschaftliche Chemikalien, Reinigungsmittel, und Keramik. Dieses Harz wird als Verdickungsmittel für Latex und als Größe für Kett- Acetatfilament verwendet.

Polyacrylaten

Kommerziell wichtige Polymere werden durch Polymerisation von entweder Acryl- oder Meth-Acrylsäure hergestellt. Normalerweise werden diese Produkte mit Basen in die Salzform neutralisiert. Lösungsviskosität erhöht sich während der Neutralisierung. Gießfolien sind hart, transparent, farblos und etwas spröde.

Polyacrylsäure selbst wird als Kettschlichte für Nylon verwendet. Die neutralisierten Polymere (polyacry-lates) ist in verschiedenen Beschichtungs- und Bindungsanwendungen (Keramik, Schleifscheiben, etc.) verwendet. Aufgrund der interessanten Lösungseigenschaften werden die Polyacrylate als Verdickungsmittel, floccu-GASEN verwendet, und manchmal als Dispergiermittel in Anwendungen wie die Erzaufbereitung, Bohrschlämmen und Ölgewinnung.

Polyethern

Zwei verschiedene Polymertypen sind in dieser Position bedeckt: Polyoxyethylen (schließt Polyethylenglykole) und Polyvinylmethylether und Copolymeren.

Polyoxyethylen- (Polyethylenglykol). Diese Harze sind über einen weiten Molekulargewichtsbereich. Mit niedrigem Molekulargewicht Mitglieder sind leicht viskose Flüssigkeiten, während die mittelmolekularen Typen (1000 bis 20.000) sind wachsartige Feststoffe. Polymere nach oben durch diese molekulare Ebene als Polyethylenglykole bekannt ist. Extrem hohe Molekulargewicht (mehrere tausend bis mehrere Millionen) ist homolog zur Verfügung. Alle Typen sind löslich in Wasser und in einigen organischen Lösungsmitteln. Anwendungen für die flüssigen und wachsartige Feststoffe schließen Gleitmittel (Gummipreßformen, Textilfasern, und Metall), Grundlagen für kosmetische und pharmazeutische Zubereitungen und chemische Zwischenprodukte für die weitere Umsetzung. Die sehr hohen Molekulargewicht Typen sind nützlich, vor allem als Verdickungsmittel in vielen Anwendungsbereichen.

Polyvinylmethylether. Diese einzigartige Familie von Vinylpolymeren zeigt inverse Löslichkeit, daß die Harze über 35 ° C auszufallen. Sie wieder in Lösung nach dem Abkühlen und die Zugabe von niedermolekularen Alkoholen erhöht die Löslichkeit in Wasser und erhöht die Ausscheidungstemperatur. Höhere Homologe zur Verfügung, die wasserunlöslich und ziemlich klebrig sind. Die Produkte zeigen Haftklebrigkeit bei guter Kohäsionsfestigkeit und hohe wet tack. Copolymere zur Verfügung, die Maleinsäureanhydrid enthalten, physikalische Eigenschaften zu verändern, insbesondere die Löslichkeit oder Toleranz gegenüber Wasser und organischen Lösungsmitteln und die einfache INSOL-ubilization. Hauptverwendungen Vorteil der Eigenschaften, wie Hafteigenschaften (Klebemittel) nehmen, Klebrigkeit (verschiedene Latex-Systeme), Verdickungs aktiv ist, Wärmesensibilisierungs (Latices zum Tauchformen) und Bindekraft (Pigmente).

Polyvinylalkohol

Diese Harze sind im Handel erhältlich in einer Vielzahl von Typen, die in der Viskosität und der chemischen Zusammensetzung variieren. Polyvinylalkohol weist eine gute Wasserlöslichkeit, eine hohe Beständigkeit gegenüber organischen Lösungsmitteln, Ölen und Fetten, hohe Zugfestigkeit, Haftung und Flexibilität. Darüber hinaus ist das Polymer resistent gegen Oxidation und in Filmform ist eine hervorragende Barriere für verschiedene Gase. Bestimmte Typen weisen Oberflächenaktivität in Lösung und aller Arten sind löslich in beiden sauren und alkalischen Medien. Die Harze können durch Borax und zahlreiche organische und anorganische Mittel vernetzt werden Verdickung zu produzieren oder sogar Unlöslichmachen.

In Klebstoffen, trägt Polyvinylalkohol Zerspanbarkeit, Viskositätskontrolle, spezifische Adhäsion, und in einigen Fällen remoistenability. Weitere wichtige Anwendungen sind die Papierbeschichtung und Dimensionierung (für erhöhte Festigkeiten, Tintenhalte out, und Fettbeständigkeit), Textilschlichte, knitterfeste Oberflächen (wash-and-wear Stoffe in Verbindung mit wärmehärtenden Harzen), Polyvinylacetats Emulsionspolymerisation (Schutz Kolloid), Bindemittel (für nicht gewebte Bänder, Filter, etc.), Folie (Trennmittel in Polyester und Epoxidharz-Form und wasserlösliche Verpackung), Zementadditiv (für verbesserte Festigkeit, Zähigkeit und Adhäsion), und die lichtempfindliche Beschichtung (in der grafische Industrie).

Polyvinylpyrrolidon

Polyvinylpyrrolidon (PVP) weist eine gute Löslichkeit in sowohl Wasser als auch verschiedene organische Lösungsmittel. Ein nicht-toxisches Material und klebrige Substanz, wenn sie nass ist das Polymer ein Dispergiermittel, Suspensionsmittel, und eine Klebstoffkomponente für schwierige Oberflächen zu binden.

Haupteinsatzgebiete sind kosmetische Zubereitungen (Haarsprays, etc.), Tabletten-Bindung und Beschichtung, entgiftende von Farbstoffen, Drogen und Chemikalien, Getränkeklärung, und Spezial Textil- und Papier Anwendungen mit Schlichte, Färben und Druck.

Copolymere sind ebenfalls erhältlich (wie PVP-vinylacetat), die einige Vorteile gegenüber den Homopolymeren in Heißsiegelbarkeit, Haftklebrigkeit und anderen Eigenschaften aufweisen.

Polyacrylamide

Diese hochmolekulare Polymere sind löslich in kaltem und heißen Wasser und in ausgewählten organischen Lösungsmitteln. Das Harz ist ein wirksames Verdickungsmittel und durch Reaktion kann in physikalischen und chemischen Eigenschaften verändert werden.

Neben allgemeinen Anwendungen für wasserlösliche Harze, haben diese Harze eine hervorragende Fähigkeit zum Ausflocken Bußgelder gezeigt und die Filtrationsrate von Schlämmen zu erhöhen. Folglich wird Polyacryl-amid in der Erzaufbereitung als auch in anderen derartigen Systemen verwendet, bei denen dispergierte Materialien angetroffen werden.

Styrol-Maleinsäureanhydrid

Copolymere dieser beiden Monomere sind löslich in einigen organischen Lösungsmitteln und alkalisches Wasser. Styrol-Maleinsäureanhydrid-Harze produziert viskos und stabile wässrige Lösungen. Dieses Harz ist ein starker Polyelektrolyt. Es wird als textile warp Format, Papierbeschichtung und statischen Elektrizität-Leiter verwendet. Das Polymer wird auch in alkalischen Latexsystemen als Schutzkolloid, Emulgator, Pigment-Dispergiermittel und Filme Hilfe verwendet.

Cellosic Derivate

Verschiedene kommerzielle Derivate sind aus alpha-Cellulose, die aus mehreren Pflanzenquellen erhalten wird. Eine Klasse von Derivaten wird der wasserlösliche Ether. Diese Produkte erzeugen viskose wässrige Lösungen. Alle haben einen gewissen Widerstand gegen organische Lösungsmittel, sind hygroskopisch und schwer unlöslich zu machen.

Hauptindustrien, dass diese Polymere sowie die wasserlösliche Kunstharze verwenden umfassen Lebensmittel-, Pharma-, Kosmetik-, Textil-, Papier-, Petroleum (Bohrschlämme), Keramik, Lack, Emulsionspolymerisation, und Leder.

Hydroxyethylzellulose

Wasserlösliche Hydroxyethylcellulose wird in Polyvinylacetat-Emulsionen als Stabilisator und in Latexfarben als Verdickungsmittel und Egalisierungsmittel verwendet.

Methylcellulose

Methylcellulose weist inverse Wasserlöslichkeit, dass sie besser löslich bei niedrigeren Temperaturen als bei hohen Temperaturen sind. Es ist nicht-ionische in Lösung und ist ein sehr effizientes Verdickungsmittel.

Eine wichtige Anwendung ist in Latexfarben (sowohl polyvi nyl-Acetat und Acryltypen). Methylcellulose verdickt die Farbe und trägt zu einem guten Bürsten Eigenschaften als auch. Weitere Anwendungen sind in Abführmittel Bauschen und Binde- und Verdickungs in Kosmetika und Pharmazeutika.

Natriumcarboxymethylcellulose

Dieses Polymer ist löslich in kaltem und warmem Wasser. Es zeigt eine gute Verdickungswirkung und zur Aussetzung Fähigkeit für Partikel. Da Lösungen in ionische Charakter sind, sind sie auf einem pH von Verschiebungen und Additionen Salz etwas empfindlich. Haupteinsatzgebiete sind Bodensuspension in Syndets und Viskositätskontrolle in Ölbohrungs Bohrschlämme.

duroplastischen Harze

Sollte die Reaktion weiter fortzufahren, wählen die Polymere eine Fläche grob definiert als B-Stufe, in der sie die Zugabe von nur geringen Mengen an Wasser tolerieren, aber löslich in bestimmten organischen Lösungsmitteln.

Hersteller von duroplastischen Harzen tragen, die Polymerisationsreaktion an dem A- oder B-Stadium. Weitere Reaktion (bis zur C-Stufe) wird durch die Verbraucher dieser Harze durchgeführt.

Wärmehärtende wasserlösliche Polymere werden mit Wärme und / oder Katalysator behandelt, um die Heilung nach der Abscheidung auf einer bestimmten Oberfläche vorzurücken oder innerhalb einer bestimmten Struktur. Somit ist die Wasserlöslichkeit Merkmal wichtig, dass es ohne die Kosten und Gefahren von organischen Systemen eine einfache Handhabung ermöglicht. Wasser ist jedoch ein wesentlicher Bestandteil bei der Vernetzung von Cellulose mit niedrigem Molekulargewicht duroplastische Harze. Die allgemeinen Merkmale eines vollständig ausgehärteten, wasserlöslichen, wärmehärtenden Harz sind ähnlich die, die durch B-Stufen-Lacke oder Formmassen härten.

Zyklische Duroplaste

Zyklische Ethylen Harnstoff-Formaldehyd-Harze haben den Vorteil gegenüber Triazone in eine bessere Farbstabilität, ohne Geruch und Vorvulkanisationshemmung. Triazone Harze Prominenz vor allem gewonnen, weil sie resistent gegen die Auswirkungen von Chlor und sind etwas billiger. Triazonen werden hauptsächlich zu entwickeln Wasch und Verschleißeigenschaften auf weißer Baumwolle verwendet.

Melamin-Formaldehyd

Im Allgemeinen sind die Melamin-Formaldehyd (MF) -Harze die teuerste der wasserlöslichen duroplastischen Typen. Sie besitzen eine gute Farbe, Mangel an Geruch, hoher Abriebfestigkeit und hohe Beständigkeit gegen Alkali.

Phenol-Formaldehyd

Diese sehr beliebte Klasse von wasserlöslichen duroplastischen Harzen ist in Zwischen Kosten zwischen MF und Harnstoff-Formaldehyd (UF) -Typen. Sie besitzen eine gute Wasserbeständigkeit, Zähigkeit und Säurebeständigkeit, obwohl sie etwas schlechter als die MF-Harze in Farbe, Geruch und Flammwidrigkeit sind. In den meisten anderen physikalischen und chemischen Eigenschaften sind sie auf die UF-Typen überlegen.

Anwendungen umfassen Laminate (einschließlich Sperrholz und Gewebe), Schleifscheiben, Wärmedämmung, Batterieseparatoren, Bremsbelägen und Gießerei Verwendungen.

Harnstoff-Formaldehyd

Diese Harze sind die niedrigsten Kosten als Klasse der drei allgemeinen Typen aber heilen noch zu hart und etwas spröde Harze, die viele wünschenswerte Eigenschaften aufweisen. Die UF-Harze hat ein Plus an, dass sie bei Raumtemperatur mit geeigneten Katalysatoren aushärten kann, während sowohl die Melamin-Formaldehyd und Phenol-Formaldehyd-Typen normalerweise Temperaturen erfordern in der Nähe von 149 ° C ihre vollen Eigenschaften zu entwickeln. Der UF-Harze leidet etwas im Vergleich zu den anderen beiden Typen in ärmeren Wasserbeständigkeit, geringer Zähigkeit und schlechtere Beständigkeit gegen zyklische Änderungen der Temperatur oder Wassereinwirkung.

Harnstoff-Formaldehyd-Harze werden aufgrund Fall der Handhabung in Sperrholz verwendet und niedrigerer Temperatur der Härtung auf dem Papier zur Erhöhung der Nassfestigkeit in Luftfiltern, und in bestimmten Rayongewebe für eine verbesserte Stabilisierung und Wasserbeständigkeit. Die UF-Harze werden als Unlöslichmacher für hydroxylgruppenhaltige Polymere und in vielen der allgemeinen Anwendungsgebiete für wasserlösliche, wärmehärtbare Harze verwendet.