Organik Çözücü Buharında Latex Film Oluşumu

Abstract

Latex parçacıklar modern endüstride sıklıkla kullanılmaktadır. Boya, fotokopi makinaları, su-bazlı yapıştırıcı boya ve kaplama endüstrisindeki uygulama alanlarındandır. Bu çalışmada, Fast Transient Fluorescence (FTRF) Tekniği kullanılarak organik çözücü buharıyla latex film oluşumu mekanizması incelendi. Floresans madde olan Pyrene (Py) etiketli poli(metil metakrilat) (PMMA) – poli(izobütilen) (PIB) latex parçacıklarıyla yedi ayrı toz film hazırlandı. Her bir film farklı kloroform-heptan karışımı buharına maruz bırakılarak, film oluşum sürecinde Py’nin yaşam zamanı (lifetime) izlendi. Filmin çözücü buharına maruz kaldığı süre arttıkça Py’nin yaşam zamanının azaldığı görüldü. Bu azalmayı açıklamak için, düşük sönüm etkisi için Stern-Volmer kinetiği kullanıldı. Prager-Tirrel(PT) tarafından geliştirilen model, film oluşumunu belirleyen etken olan arayüzeylerin kaynaşması olayını araştırmak için kullanıldı. PT, de Gennes’ in sürüngen modelini geliştirmiştir. Amorf polimer malzemelerde bir zincirin diğer zincirlerle kısıtlanan hareketi sürüngen hareketi, yani tüp içinde ileri ve geri rastgele hareket şeklini alır. Zincirin birim zamanda, ileri-geri yaptığı hareketin sayısı “salınım frekansı” (back-and-forth frequency),  değerleri bu modelle hesaplandı ve bu değerlerin karışımdaki kloroform oranı ile ilişkili olduğu görüldü. Film oluşumu sürecinde polimer zincirlerinin difüzyonunun t1/2 yasasına uyduğu gözlendi. Yine aynı latex parçacıklarla hazırlanan yedi ayrı toz film aynı oranlardaki kloroform-heptan karışımlarının buharına maruz bırakılarak optiksel geçirgenlik metodu ile film oluşum mekanizması incelendi. Görüldü ki buharla temas zamanı arttıkça geçirgenlik şiddeti, Itr arttı. Bu sonuçlar ilk araştırmamızdaki sonuçları desteklemektedir. Bu sonuç arayüzeylerdeki kaynaşma ile yani ara yüzeyi kesen zincir sayısındaki (crossing density) artış olarak yorumlanmıştır. Pekcan ve arkadaşlarının daha düşük molekül ağırlıklı PMMA zincirleri içeren latex parçacıklarla aynı metodla film oluşumunu incelemişlerdir. Bu çalışma ile bir karşılaştırma yapıldığında görüldü ki zincirlerin salınım frekansı,  organik çözücü karışımdaki kloform oranıyla birlikte polimer zincirlerinin molekül ağırlıklarıyla da ilişkilidir. Yüksek molekül ağırlıklı zincirlerin salınımını düşük molekül ağırlıklı zincirlerin salınımına göre daha yavaştır.

Latex particles are frequently used in modern industry. Paints, paper coatings and water-based adhesive are commonly referred to as applications of latex in coating and dye industry. In this study, Fast Transient Fluorescence (FTRF) technique was used to study latex film formation induced by organic solvent vapor. Seven different films with same latex content were prepared separately from poly(methyl methacrylate) (PMMA) –poly(isobutilen). Latex films were prepared from Pyrene(Py)-labeled latex particles. These films exposed to vapor of various chloroform-heptane mixture in seven different experiment. Flourescence lifetimes of Py were monitored during vapor- induced film formation.It was observed that pyrene lifetimes decreased as vapor exposure time increased. A Stern-Volmer kinetic analysis was used for low quenching efficiencies to interpret decrease in pyrene lifetimes. Prager-Tirrell used to de Gennes’ reptation model. Each polymer chain is considered to be confined to a tube in which it executes a random back-and-forth motion. Prager-Tirrel model was employed to obtaine back-and-forth frequencies,  of the reptating PMMA chains during latex film formation induced by solvent vapour.  values were obtained and found to be correlated with the chloroform content in vapour mixture. It is observed that polymer interdiffusion was obeyed t1/2 law during film formation. Seven different powder latex film prepared with the same content of the other set of latex films. The optical transmission method was used to study film formation induced by vapor of various chloroform-heptane mixture. Tranmitted light intensities, Itr, from these films increased in time under vapor exposure, which was attributed to the increase in “crossing density” at the junction surface. The results of optical transmission experiments were found to support these findings. Pekcan and coworkers did the same experiment with low molecular weight PMMA latex films. When we compared the results, the back-ad forth frequencies, , were found to be strongly correlated with the percent of chloroform in the solvent mixture and the molcular weight of the polymer cahin. It is observed that high-molecular-weight chains reptate much more slowerly than low-molecular-weiht chains.