Sulu Ortamda Gerçekleştirilen Homopolimerizasyon Ve Kopolimerizasyon Reaksiyonlarında Kinetik İncelemeler

Abstract

Çalışmamızda sulu ortamda gerçekleştirilen serbest radikal homopolimerizasyon ve kopolimerizasyon reaksiyonlarının kinetik incelemeleri gerçekleştirildi. Reaksiyonlar ACOMP (Automatic Continuous Online Monitoring of Polymerization) sistemi ile izlendi. Reaksiyon süresince monomer ve polimer konsantrasyonu UV voltajlarından hesaplandı. Çalışmanın ilk aşamasında 4-Vinilbenzen sülfonik asit sodyum tuzu (VB) – Akrilamit (Aam) homopolimerizasyon ve kopolimerizasyonları 0.1 M NaCl’de ve suda gerçekleştirildi. Aam homopolimerizasyonunun VB’den daha hızlı olduğu ve homopolimerizasyon hızlarının kopolimerizasyon hızlarından yüksek olduğu görüldü. 0.1 M NaCl içindeki 10%VB , 25%VB ve sudaki %1.5VB , %5VB ve %10VB reaksiyonlarında ilk aşamada kopolimer üretilirken VB’nin tükenmesiyle akrilamidin homopolimerleştiği saptandı. Sudaki deneylerin %10-30 dönüşüm aralığında bir dönüm noktasından geçtiği görüldü. 0.1M NaCl çözeltisinde monomer reaktiflik oranları rAam=0.085±0.020, rVB=2.0±0.33 ve suda ise köşeden önce rAam=0.34±0.07, rVB=0.40±0.21, köşeden sonra rAam=0.2±0.04, rVB=9.0±0.8 bulundu. İkinci bölümde pH5 ve pH2’de Akrilamit (Aam) - Akrilik asit (Aac) kopolimerizasyonu yapıldı. Sonuçlar, verilerin birinci mertebe kinetiğe uymadığını fakat 1.25 ve 1.50. mertebe kinetikle uyumlu olduğunu gösterdi. pH5 te rAam=1.88±0.17 rAac=0.80±0.07 ve pH 2 de rAam=0.16±0.04 rAac=0.88±0.08 bulundu. Aam’in pH5’te Aac’in ise pH2’de aktif olduğu belirlendi. Son kısmında ise, kopolielektrolit üretimi esnasında pH ve iyonik şiddet ile bileşimin kontrolü incelendi. Bu amaçla pH3.6 da üç set reaksiyon yapıldı. Kopolimer dönüşümü, molekül ağırlıkları, ve komposizyon dağılımı incelendi. Reaktiflik oranları birinci set için rAam=1.66±0.14 ve rAac=2.43±0.19 , ikinci set için rAam=1.66±0.08 ve rAac=2.40±0.17 , üçüncü set için ise rAam=2.02±0.15 ve rAac=2.55±0.13 bulundu. %30 Aac-%70 Aam başlangıç bileşimindeki reaksiyonlarda komposizyon kaymasının olmadığı görüldü.

In this work, the kinetics of free radical homopolymerization and copolymerization reactions performed in aqueous media was investigated. All reactions were monitored by Automatic Continuous Online Monitoring of Polymerization (ACOMP) system. Monomer and polymer concentrations were computed from UV data. Firstly, 4-Vinylbenzene sulfonic acid sodium salt (VB) – (Acrylamide) homopolymerization and copolymerization reactions were performed in 0.1 M NaCl and water. It was seen that Aam homopolymerization was faster than VB and both homopolymerization rates were higher than copolymerization rates. In 25%VB, 10%VB reactions in 0.1M NaCl and 1.5%VB, 5%VB, 10%VB in water, Aam exhibited two phase behaviour. After VB was exhausted, Aam homopolymerized rapidly. Copolymerizations in water went through a corner at 10-30% conversion. The reactivity ratios, rAam=0.085±0.020, rVB=2.0±0.33, were found for reactions in 0.1M NaCl. For the reactions in water, they were found as rAam=0.34±0.07, rVB=0.40±0.21 and rAam=0.2±0.04, rVB=9.0±0.8 for before and after the corner, respectively. Secondly, Acrylic acid (Aac) – Acrylamide (Aam) copolymerization was conducted at pH5 and pH2. The results showed that the reactions weren’t 1st order in monomer and 1.25th order and 1.50th order kinetics were both compatible with data. The reactivity ratios were rAam=1.88±0.17, rAac=0.80±0.07 at pH5, rAam=0.16±0.04, rAac=0.88±0.08 at pH2. At pH5, acrylamide was active and the reverse was true at pH2. In the last part of this work, it was examined the composition control through pH and ionic strength during copolyelectrolyte production. Three sets of reactions were performed at pH3.6. Conversions, molecular weights and composition distributions were measured. The reactivity ratios were found as rAam=1.66±0.14 and rAac=2.43±0.19 for set1, rAam=1.66±0.08 and rAac=2.40±0.17 for set2 and rAam=2.02±0.15 and rAac=2.55±0.13 for set3. No composition drift was obtained at 30% Aac-70% Aam copolymer at pH3.6.