Poliakrilamid-kil Nanokompozitlerinin Redoks Polimerizasyonu İle Hazırlanması

Abstract

Bu çalışmada poliakrilamid-kil nanokompozitleri, akrilamidin Ce(IV)-gliserin redoks çifti ile başlatılan yerinde polimerizasyonu ile hazırlanmıştır. Kilin organik olarak modifiye edilmesinde; biri ticari, uzun alkil zincirli hekzadesiltrimetilamonyum klorür (HDTMA) ve diğeri monomerin kendisi, akrilamid, olmak üzere iki farklı tip yüzey aktif madde kullanılmıştır. Kil içeriği % 1 ile % 5 arasında değiştirilerek her bir yüzey aktif madde ile iki seri poliakrilamid-kil nanokompoziti hazırlanmıştır. HDTMA’nın tabakalar arasındaki mesafede ciddi bir artış sağladığı, akrilamidin ise tabakaların açılmasındaki etkisinin sınırlı olduğu gösterilmiştir. XRD sonuçları; akrilamidin “intercalating” ajanı olarak kullanılmasıyla hazırlanan poliakrilamid-kil nanokompozitlerinde (PAAM-ACLAY), tüm kil yüzdeleri için, “exfoliated” tipi bir yapıya işaret etmektedir. HDTMA ile modifiye edilen organofilik kille üretilen poliakrilamid-kil nanokompozitleri (PAAM-OCLAY) de yine “exfoliated” tipi bir yapı göstermektedir, fakat kil miktarı % 1’i aştığında kismi “intercalated” yapıların varlığı XRD ile ortaya konmuştur. Bütün nanokompozitler, saf polimerden daha yüksek camsı geçiş sıcaklıkları göstermiştir. Artışlar PAAM-OCLAY nanokompozitleri için daha yüksek bulunmuştur. PAAM-ACLAY nanokompozitleri için dönüşümün kil miktarıyla arttığı bulunurken, PAAM-OCLAY nanokompozitleri için ilişkinin tam tersine olduğu görülmüştür. Bu sonuçlar ışığında, akrilamidin “intercalating” ajanı olarak kullanılmasının, HDTMA gibi bilinen yüzey aktif maddelerin polimerizasyon reaksiyonu üzerindeki sınırlayıcı etkilerini ortadan kaldırdığı vargısına ulaşılmıştır.

In this study, polyacrylamide-clay nanocomposites were prepared by in-situ polymerization of acrylamide initited by redox pair of Ce(IV)-glycerine. Two types of surfactants; a commercial long alkyl chained hexadecyltrimethylammonium chloride (HDTMA) and acrylamide monomer itself were used in the organically modification of clay. Two series of polyacrylamide-clay nanocomposites with each surfactant were prepared by varying the clay loading between 1 % and 5 %. It was shown that, while HDTMA results in a considerable increase in the interlayer distances, acrylamide has limited effect on expanding of the clay gallery. XRD results suggested exfoliated type structure for all clay loadings in polyacrylamide-clay (PAAM-ACLAY) nanocomposites prepared with the acrylamide as an intercalating agent. Polyacrylamide-clay nanocomposites (PAAM-OCLAY) synthesized with the organophilic clay modified with HDTMA, also showed exfoliated structure, but with the increase of clay loading above 1 %, some intercalated structure was evidenced by XRD. All nanocomposites displayed higher glass transition temperatures than the pure polyacrylamide. Increments were higher for PAAM-OCLAY nanocomposites. For PAAM-ACLAY nanocomposites conversion was found to increase with the clay loading, while relation is in an opposite manner for PAAM-OCLAY nanocomposites. With the light of these results, it can be inferred that use of acrylamide as an intercalating agent removes the restrictive effects of known surfactants like HDTMA on the polymerization reaction.