Aglutinantes de látex serie Latex 101: Una descripción general

Un látex es una dispersión de partículas poliméricas o gotas en líquido, que parece bastante simple. Pero la química, la mecánica y los procesos utilizados para crear látex sintético (que también se denomina un polímero de emulsión) son algo más complicados. Siga leyendo para obtener una descripción general exhaustiva de la ciencia del látex.

Es probable que lo que esté tocando, mirando, o sobre lo que esté sentado en este momento mientras lee este artículo contenga un aglutinante de látex. El látex se puede hallar en millones de productos y es posible que no se asemeje a la idea que tiene de los guantes de látex natural que ve en un hospital o la savia del árbol de caucho. Entonces, ¿qué es exactamente el látex, más allá de su definición más simple: una dispersión de pequeñas partículas poliméricas en líquido? Siga leyendo para una obtener una guía básica sobre látex, también denominado polímero en emulsión o una dispersión coloidal estable, su química y su infinidad de usos en todo el mundo.

Látex natural a látex sintético

El látex natural es una sustancia blanca lechosa derivada con mayor frecuencia de la planta de caucho, Castilla elastica. Con la disminución del acceso a los recursos de caucho natural, debido a la Segunda Guerra Mundial, los científicos buscaron una alternativa sintética. En 1942, lo lograron y desarrollaron la primera receta de caucho sintético. Obtenga más información sobre la Historia de los polímeros en emulsión de estireno-butadieno.

No obstante, un látex natural o sintético es una dispersión de partículas poliméricas microscópicas en agua. Las partículas no se hunden ni flotan en una emulsión a base de agua, así como tampoco se coagulan debido a la inestabilidad iónica o estérica. La estabilidad iónica es el resultado de cargas iónicas en las partículas, lo que produce una fuerza repulsiva que evita la aglomeración. La estabilidad estérica surge cuando las superficies de las partículas poliméricas se extienden hasta el interior de la solución, lo que mantiene las partículas separadas físicamente. Se pueden introducir aditivos en un látex para asegurar su estabilidad estérica y reforzar su resistencia a la coagulación.

Otra propiedad característica de un látex es su apariencia visual. Debido a que las partículas poliméricas no se disuelven en agua, dispersan la luz y dotan al líquido de una calidad opaca. La leche, con su aspecto característico turbio, es un excelente ejemplo de la apariencia de un polímero en emulsión.

Látex sintético: Aspectos básicos

Generalmente, un látex está compuesto por aproximadamente un 50 % de partículas y un 50 % de agua y se crea mediante la polimerización en emulsión. La polimerización implica la reacción química de monómeros entre sí para formar cadenas poliméricas; la polimerización en emulsión se produce cuando un monómero o mezcla de monómeros se polimeriza en un surfactante acuoso o una solución coloidal estabilizada, formando así el látex.

Cada año, se producen más de 13 millones de toneladas de emulsiones poliméricas; la mayoría de estas se vende en la forma original a base de agua, y el resto se seca hasta convertirse en polvo antes de la venta. Entre estos productos se incluyen pinturas, aglutinantes, pistas de atletismo, masillas y selladores, tintas, tapizados y muchos otros. La cinta que tiene en el cajón de su escritorio, el revestimiento de su alfombra, el material de relleno de sus zapatillas deportivas, el recubrimiento de su caja de comida para llevar y las tejas en su techo contienen látex para lograr rendimiento y resistencia.

Polimerización y transición vítrea

Los polímeros pueden formarse a partir de dos tipos diferentes de reacciones químicas: polimerización por reacción en cadena y polimerización por etapas. En la polimerización por reacción en cadena, se agrega un monómero a un sitio altamente reactivo en el monómero anterior; este proceso debe iniciarse para generar la primera especie reactiva, aunque en una reacción en cadena se producen adiciones sucesivas. La polimerización por etapas se produce cuando dos monómeros reaccionan para formar un dímero. Posteriormente, un monómero se une al dímero para formar un trímero. Esto continúa, de manera gradual, hasta que se forma un polímero con un peso molecular elevado.

La elección de los monómeros utilizados en la polimerización puede tener un impacto significativo sobre las propiedades finales del polímero del producto final. Una de las propiedades más importantes es aquella que se conoce como la temperatura de transición vítrea (T_g). Este es el rango de temperatura en el cual, o por encima del que, una estructura molecular presenta movilidad macromolecular. La T_g desempeña un rol esencial cuando se formulan polímeros para un uso final en particular. En general, por debajo de su T_g, un polímero existe en un estado vítreo o cristalino, como el tenedor plástico fuerte y quebradizo que le entregan en un restaurante de comida rápida. Por encima de la T_g, un polímero entra en un estado amorfo y se convierte en algo gomoso, como una masilla rebotante del tipo “Silly Putty”, que se estirará y se adaptará a su recipiente, aunque no mantendrá su forma si se ejerce fuerza.

La temperatura de transición vítrea es un rango, no un valor exacto como un punto de fusión, y los químicos tienen como objetivo lograr T_g específicas para producir polímeros que ocupan un determinado lugar dentro del espectro vítreo a gomoso. Una buena regla general es que combinar más de un monómero generará una T_g que se encuentra entre la T_g del homopolímero de los monómeros específicos utilizados. Por ejemplo, el estireno tiene una T_g de 100 °C; el butadieno tiene una T_g de -85 °C. Un copolímero de estireno-butadieno tendrá una T_g entre estos dos valores.

Los fundamentos de la fabricación de látex

La fórmula básica para la fabricación de látex mediante la polimerización en emulsión consiste en colocar monómeros hidrófobos (también conocidos como poco afines al agua) en un reactor lleno de agua, junto con otros ingredientes que influyen en la formulación de polímeros, e incorporar calor y agitación. 

Existen tres factores que influyen sobre la formación de un polímero: mecánico, proceso y química. De estos, la química es el factor más complejo, y lo analizaremos más exhaustivamente.

Los factores mecánicos que influyen sobre la formación del látex incluyen los atributos del agitador (forma, velocidad); el tiempo que se deja reaccionar la emulsión en el recipiente, la presión utilizada o generada y el calor aplicado. Las variaciones en cada uno de estos elementos afectarán las propiedades de los productos terminados, como Tg, peso molecular, resistencia a la tracción, pegajosidad, cizallamiento y flexibilidad.

El proceso variará para cada emulsión polimérica; en algunas ocasiones todos los ingredientes se agregan de una sola vez, mientras que en otras ocasiones, los ingredientes se agregan lentamente conforme avanza el tiempo. En un proceso por etapas, la relación monomérica se puede modificar con el tiempo.  

Ingredientes y variables en la química del látex

La química describe cómo los diferentes ingredientes en el lote reaccionan entre sí. El agua, como la fase continua de la emulsión, es uno de los ingredientes más importantes. Otros ingredientes incluyen productos químicos como surfactantes, iniciadores, ácido carboxílico de vinilo, una variedad de modificadores y otros aditivos, como antiespumantes, modificadores reológicos y dispersantes combinados de formas específicas. Vea nuestras publicaciones en el blog Cuatro preguntas para adaptar una receta de polímeros en emulsión Parte uno y Parte dos para obtener una explicación detallada de este tema.

Reticulación

La reticulación externa puede ser causada por la funcionalidad del carboxilo de vinilo u otra funcionalidad incorporada intencionalmente en el polímero y el uso de aditivos, como resina de melamina-formaldehído, aziridina, epoxi u otros aditivos.

Podríamos hablar sobre aglutinantes de látex durante todo el día

No obstante, detengámonos aquí. Ahora que comprende los conceptos básicos del látex, ¿está preparado para analizar cómo un látex puede mejorar las ofertas de su empresa? Hablemos sobre qué podemos hacer por usted.

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• Estabilización
• Temperatura de transición vítrea
• Diseño de polímeros