پلیمریزاسیون امولیسونی

تئوری آزمایش :

پلیمریزاسیون امولیسونی به فرآیند منحصر به فردی اطلاق میشود که برای پلیمریزاسیون های زنجیری رادیکالی به کار گرفته میشود . این مورد پلیمریزاسیون منومرهایی را که به شکل امولسیونی هستند شامل میشود . پلیمریزاسیون امولسیونی در بر گیرنده پاشیدگی کلوئیدی است . در حال حاضر پلیمریزاسیون امولسیونی برای پلیمرهای تجاری وینیل استات ،کلروپرن ، اکریلاتها ،. با وجود اینکه برای متیل متا کریلات ، وینیل کلراید ؛وینیلیدین کلراید ؛ و استایرن ؛روشهای بهتری برای تولید وجود دارد ،اما مورد استفاده قرار میگیرد .محصول نهایی یک پلیمر یزاسیون امولسیونی لاتکس نامیده میشود . فرایند پلیمریزاسیون امولسیونی چند ویژگی شاخص را در بر میگیرد .حالت فیزیکی سیستم امولسیونی کالوئیدی بوده و کنترل فرآیند را ساده میسازد . مشکلات گرمایی و گرانروی در این حالت نسبت به پلیمریزاسیون در توده از اهمیت کمتری برخوردار است . محصولات پلیمریزاسیون امولسیونی را در بعضی از موارد میتوان مستقیما و بدون جداسازی ولی با عملیات مناسب اختلاط به کار گرفت .کاربرد ها شامل پوشش ، پرداخت ، واکس کفش ،و رنگها میشود.جدایی از تفاوت فیزیکی ما بین فرآیند های امولسیونی و دیگر پلیمریزاسیون ها یک تفاوت سینتیکی بسیار مهم وجود دارد ، برای دیگر پلیمریزاسیون ها یک رابطه معکوس بین سرعت پلیمریزاسیون و وزن ملکولی یک پلیمر مثلا از 200000 به 2000000 محدود میسازد کاهش عمده در وزن ملکولی یک پلیمر را میتوان بدون تغییر در سرعت پلیمریزاسیون با استفاده از عوامل انتقال زنجیر به وجود آورد . اما افزایش عمده در وزن ملکولی را تنها میتوان با کاهش سرعت پلیمریزاسیون با استفاده از عوامل انتقال زنجیر به وجود آورد .اما افزایش عمده در وزن ملکولی را تنها میتوان با کاهش سرعت پلیمریزاسیون از طریق کم کردن غلظت آغازگر یا دمایی واکنش بدست آورد . پلیمریزاسیون یک فراین منحصر به فرد است ؛ چرا که امکان افزایش وزن ملکولی را بدون کاهش سرعت پلیمریزاسیون فراهم میکند .به علت مکانیسم متفاوت واکنش پلیمریزاسیون امولسیونی از این امتیاز برخوردار است که قابلیت حصول وزن های ملکولی بالا و سرعت های بالای واکنش را تو ا ما در بر دارد .

در پلیمریز اسیون امولسیونی در شرایطی که غلظت امولسیفایر مصرفی صفر یا ناچیز باشد ، دانه سازی از طریق هسته سازی همگن (Hemogenious nucleation ) انجام پذیرفت که طی آن رادیکالهای محلول در آب رشد کرده تا بتدریج در آب نامحدود گردیده و در نهایت رسوب کرده تا ذرات اولیه پلیمری را بوجود آورند . از یک طرف سرعت تشکیل ذرات با غلظت منومر در فاز آب افزایش می یابد ، از طرف دیگر انتظار میرود که با افزایش غلظت منومر تعداد دانه های پلیمری بواسطه کاهش غلظت امولسیفایر آنرا در فاز آب و همچنین افزایش چسبندگی کاهش یابد .در این نوع پلیمریزاسیون تقابل این دو عامل در کینتیک پلیمریزاسیون و همچنین دانه سازی منومرهایی نظیر وینیل استات ، اکریلو نیتریل ، متیل متا کریلات و . . . مورد بررسی قرار خواهد گرفت و تعیین نتایج آزمایشگاهی با روابط نظری و مدلهای کینتیکی مورد آزمون قرار خواهد گرفت . برای مثال رابر استایرن بوتا دی ان (sBR ) یک کو پلیمر از استایرن و بوتا دی ان است .

یکی از مهمترین عوامل در پلیمریزاسیون امولسیونی انتخاب امولسی فایر است که این ماده اولا باید باید امولسیون پایداری ،بین منومر و فاز آب باشد و ثانیا لاتکسی پایدار تولید کند دیگر اینکه این ماده نباید در سیستم شروع و واکنش انتشار دخالت کند و مزاحمتی ایجاد کند .امولسیون پلیمرها در آب را که از پلیمریزاسیون امولسیونی منومرها بدست می آیند لاتکس (latex ) مصنوعی

روش انجام آزمایش :

2بشر بر میداریم ، در اولی 5cc استات سدیم 0.01 نرمال ،پر سولفات سدیم 0.02 گرم ریخته و بعد داخل فانل 1 ریخته  و در بشر دوم 25 میلی لیتر وینیل استات و سپس در فانل 2 ریخته ، زمانی که دما به 80 درجه سانتی گراد رسید این دو محلول در فانل را قطره قطره اضافه میکنیم که سرعت اضافه سدن محلول فانل 1 نسبت به فانل 2 خیلی کمتر است در همین حین باید همزن مگنت باید در حال چرخش باشد ، پس از انجام واکنش باید محصول را سرد کرد و آنرا درون صافی ریخت .

سوالات احتمالی :

1)       مزایای این روش چیست ؟

2)      کاربرد لاتکس های این روش چیست ؟

3)   راههایی که میتوان لاتکس را از حلال جدا کرد

4)    در یک سیستم ایدال امولسیونی درجه پلیمریزاسیون به چه عواملی بستگی دارد ؟

5)    Ph چرا باید بازی باشد

6)    چرا سروع کننده باید کم کم و باسرعت کم اضافه شود ؟

جواب

1)حالت فیزیکی سیستم طوری است که کنترل فآین را ساده میکند همچنین مشکلات گرما و گرانروی در این حالت نسبت به حالت توده از اهمیت کمتری برخوردار است

2)کاربرد شامل پوشش ، پرداخت ،واکس و رنگها میباشد

3)با استفاده از سانتریفیوژ

4) به سرعت بهم زدن و درجه حرارت، سرعت نفوذ منومر، سرعت پلیمریزاسیون ، انتقال و پخش ماده

5)چنانچه پلیمریزاسون خارج از محدوده ph حساسیت امولسیفایر انجام شود ، لاتکس حاصل ناپایدار خواهد بود

6)چون اگر با سرعت اضافه کنیم مواد فرصت کمتری برای پلیمریزاسون داریم و لاتکس حاصله به آن شکلی که میخواهیم در نخواهد آمد و چون واکنش گرمازاست اضافه کردن سریع باعث میشود که گرمای زیادی در محیط واکنش انجام شود.