اندازه ی ذرات و ارتباط آن با حداقل دمای تشکیل فیلم در لاتکس‌ها – بخش 2
زیرا فیلم‌ها بیش‌تر از مقدار پیش‌بینی‌شده منعقد شده بودند. آن‌ها مدلی را پیشنهاد دادند که بر اساس آن، نیروهای کشش بین‌سطحی به‌منظور انعقاد فیلم با نیروی موئینگی عمل می‌کنند.
به‌نظر می‌رسد که بِرودنیان (Brodnyan) و کُنِن (Konen) تنها کسانی باشند که ارتباط اندازه ی ذرات را با حداقل دمای تشکیل فیلم به‌صورت تجربی مورد بررسی قرار داده باشند. آن‌ها نتیجه گرفتند که حدّاقل دمای تشکیل فیلم به‌نظر می‌رسد که مستقل از اندازه ی ذرات باشد. آن‌ها برخی مغایرت‌ها را مشاهده نمودند. امّا به‌علّت بزرگی خطاهای تصادفی در اندازه‌گیری‌های حداقل دمای تشکیل فیلم آن‌ها، نتوانستند که ارتباط قابل‌توجّهی را میان حداقل دمای تشکیل فیلم و اندازه‌ی ذرّات بدست آوردند. پلیمرهای امولسیونی که آن‌ها در مطالعه‌ی خود به‌کار بردند، دارای اندازه ی ذرات بسیار ریز، امّا با توزیع‌های بسیار پهن بودند. ما احساس می‌کنیم که وسعت توزیع اندازه ی ذرات آن‌ها ممکن است ارتباط‌های مورد انتظار را پنهان کند. بنابراین، ما در انجام مطالعه‌ی خود از لاتکس‌های مونودیسپرس استفاده کردیم.
2-کارهای تجربی
1-2-مواد
مونومرهایی با دسته‌بندی پلیمریزاسیونی بدون هرگونه خالص‌سازی اضافه‌تر مطابق با جدول (1) مورد استفاده قرار گرفتند. تنها عامل فعّال‌سطح مورد استفاده، سدیم‌لوریل‌سولفات بود. این مادّه با خلوص دندانپزشکی از شرکت Onyx Chemical تهیه و به‌محض دریافت مورد استفاده قرار گرفت. آمونیوم‌پرسولفات (APS) با خلوص معرّف شیمیایی (Reagent grade) از شرکت Mallinckrodt تهیّه شد و به‌عنوان آغازگر در تمامی واکنش‌ها مورد استفاده قرار گرفت. آب با عبور از یک ستون تبادل با بستر مختلط به‌صورت بدون یون درآمد.
جدول (1): مونومرهای بکاررفته در پلیمریزاسیون امولسیونی
3-تهیّه‌ی پلیمرهای امولسیونی
1-3-امولسیون‌های دانه‌ای درجا (in-situ) (R1)
فرآیند پلیمریزاسیون امولسیونی مورد استفاده برای امولسیون دانه‌ای درجا در ادامه شرح داده می‌شود. 4 گرم سدیم‌لوریل‌سولفات (5/0 درصد وزنی بر اساس کل وزن مونومر) به 1065 گرم آب بدون یون در یک رآکتور شیشه‌ای 3 لیتری با 4 دهانه مجهّز به‌همزن اضافه می‌شود. سپس رآکتور تا دمای 80 درجه‌ی سانتی‌گراد تحت اتمسفر نیتروژن حرارت داده می‌شود. بلافاصله پس از افزودن 80 گرم محلول مونومری (10 درصد کل)، 2 گرم آمونیوم‌پرسولفات حل‌شده در 120 گرم آب بدون یون (25/0 درصد وزنی برپایه‌ی مونومرها) اضافه می‌شود. کل محلول مونومری شامل 400 گرم متیل‌متاکریلات (MMA) (50 درصد وزنی)، 376 گرم اتیل‌اکریلات (EA) (47 درصد وزنی) و 24 گرم متاکریلیک‌اسید (MAA) (3 درصد وزنی) بود. یک دوره‌ی آزمایشی ده‌دقیقه‌ای اجرا شد که در طی آن، ذرّات دانه‌ای درجا شکل گرفتند. 90 درصد باقی‌مانده‌ی محلول مونومری همراه با یک جریان موازی آب بدون یون (308 گرم) در طی 60 دقیقه به‌رآکتور اضافه شد. پس از خاتمه‌ی افزودن مونومرها و افزودن آب، واکنش در دمای 80 درجه‌ی سانتی‌گراد به‌مدّت 60 دقیقه حفظ شد. پلیمر به‌دست‌آمده از یک فیلتر چهارلایه‌ی پارچه‌ای عبور داده شد. بخش غیرفرّار مشاهده‌شده برای پلیمر نهایی 5/34 درصد (35 درصد نظری) بود که بیانگر درصد تبدیل 6/98 درصدی است.
2-3-پلیمریزاسیون امولسیونی دانه‌ای
فرآیند عمومی برای پلیمریزاسیون امولسیونی دانه‌ای، فرآیند ناپیوسته (batch) است (جدول (2)). پلیمر دانه‌ای و 100 گرم آب بدون یون‌شده به‌یک رآکتور شیشه‌ای یک لیتری مجهّز به‌همزن اضافه شد. رآکتور تحت اتمسفر نیتروژن تا 80 درجه‌ی سانتی‌گراد حرارت داده شد. سپس یک محلول مونومری شامل 50 درصد وزنی متیل‌متاکریلات (MMA)، 47 درصد وزنی اتیل‌اکریلات (EA) و 3 درصد وزنی متاکریلیک‌اسید (MAA) اضافه شد. آغازگر محلول در آب (25/0 درصد وزنی آمونیوم‌پرسولفات بر اساس کل وزن مونومرها) به‌رآکتور اضافه شد. رقیق‌کردن آغازگر سبب به‌حدّاقل‌رسیدن اثر الکترولیت (که می‌تواند منجر به‌دَلَمه‌شدن پلیمرهای دانه‌ای گردد) خواهد شد. سپس واکنش به‌مدت یک ساعت در دمای 80 درجه‌ی سانتی‌گراد حفظ و سپس سرد شد و از فیلتر پارچه‌ای عبور داده شد.
ادامه دارد…
گرداورنده: مهندس مهدیار یافتیان
بخوانید: اندازه‌ی ذرات و ارتباط آن با حداقل دمای تشکیل فیلم در لاتکس‌ها – بخش 1
مرجع
Jensen, D. P., & Morgan, L. W. (1991). Particle size as it relates to the minimum film formation temperature of latices. Journal of applied polymer science, 42(10), 2845-2849.
