Faz inversiyon polimerizasyonu ile polistiren partikül üretimi ve polimerizasyon kinetiğinin incelenmesi

Abstract

ÖZET Yapılan çalışmada; faz inversiyon polimerizasyonu ile monodispers pollstiren partikül sentezi incelenmiştir. Polimerizasyon deneyleri, çalkalamak ve karıştırmak reaktör sistemlerinde gerçekleştirilmiştir. Başlatıcı olarak AIBN, sterik stabilizör olarak da PAA kullanılarak yapılan faz inversiyon polimerizasyonlan, alkol ve su içeren dağıtma ortamlarında gerçekleştirilmiştir. İzopropanol, 1-bütanol ve 2-bütanol üzerinde çalışılacak alkol türleri olarak belirlenmiştir. Araştırmada; çalkalamak reaktör sistemi kullanılarak; başlatıcı ve sterik stabilizör konsantrasyonları, alkol/su oranı ve monomer/dağıtma ortamı hacimsel oranının, ortalama partikül boyu ve boy dağılımı üzerine etkisi incelenmiştir. Çalkalamak reaktör sisteminde yapılan deneylerde, 1-4 um arakğında PS mikroküreler dar boy dağılımıyla elde edilmiştir. Monodispers mikroküre sentezi için en uygun ortamın izopropanol/su sitemi olduğu sonucuna varılmıştır. Artan başlatıcı konsantrasyonu ile ortalama partikül boyu ve boy dağılımı artış göstermiş, artan sterik stabilizör konsantrasyonu ile azalmıştır. Dağıtma ortamının su içeriğinin artması ise ortalama partikül boyutu ve boy dağılımında azalmaya neden olmuştur. Artan monomer/dağıtma ortamı oranı; özelkkle izopropanol/su sisteminde boy dağılımını genişletmeksizin, ortalama partikül boyutunu artıran bir faktör olarak gözlenmiştir. Faz inversiyon polimerizasyonu için alkol türü ve konsantrasyonundan bağımsız olarak oluşturulan diyagramlar yardımıyla su içeren dağıtma ortamlarında artan reaksiyon ortamı polaritesi ile ortalama partikül boyutunun azaldığı gösterilmiştir. Çalkalamak reaktör sisteminden elde edilen deneysel sonuçlara göre monodispers mikroküre üretimine en uygun dağıtma ortamı olarak belirlenen izopropanol/su sitemi ile karıştırmak reaktör sisteminde yapılan deneylerde, artan başlatıcı ve stabilizör konsantrasyonları ve azalan alkol su oranı ile polimerizasyon hızı ve toplam monomer dönüşümünün arttığı görülmüştür. Artan monomer/ dağıtma ortamı oram apolar karaktere sahip dağıtma ortamlarında polimerizasyon hızını arttırırken, polar karakterdeki dağıtma ortamlarında azaltmıştır.

SUMMARY In this study, the synthesis of monodispers polymeric microspheres by phase inversion polymerization was studied. Polymerization experiments were conducted in shaking and stirred reactor systems. AIBN and PAA were utilized as initiator and steric stabilizer respectively, in the phase inversion polymerizations carried out in dispersion media containing water and alcohol. Isopropanol, 1-butanol and 2-butanol were selected as model alcohols in the study. The effects of Initiator and steric stabilizer concentrations, alcohol/water and monomer/dispersion medium volumetric ratio on the avarage size and size distribution of the latex was experimented in the shaking reactor system. The polymeric microspheres, 1-4 jam in size were achieved with narrow size distribution in shaking reactor system. It has been concluded that; the most proper system for production of monodisperse polymeric microspheres was isopropanol/ water dispersion medium based on the results of shaking system experiments in which, the avarage size and size distribution of the latex increased with increasing initiator concentration and decreased with increasing stabilizer concentation. The Increase In the water of dispersion medium resulted a decrease in the avarage size and size distribution of the particles. The average size increased without size distribution with increasing monomer/ dispersion medium ratio especially in the presence of isopropanol. It was found that; an increase in the polarity of the rectlon medium resulted a decrease in the average size and size distribution of the latex In the phase inversion polymerization of the styrene. The polymerization experiments with isopropanol/ water dispersion medium concluded as the most proper medium for production of monodisperse polymeric microspheres, in the stirred reactor system; Indicated that; the polymerization rate and total conversion of monomer increased with Increasing initiator and stabilizer concentrations and decreasing alcohol/water ratio. An increase in the monomer/ disperison medium ratio resulted an increase in the polymerization rate, in apolar dispersion medla.while decreasing the polymerization rate in polar media.