Ultrases destekli stiren ve 2-hidroksietil metakrilatın kopolimerizasyonu

Abstract

Ultrasesin kimyasal ve biyolojik sistemlere etkileri yetmiş beş yılı aşkın bir süredir araştırılmaktadır. Son yıllarda polimer sentezi için yeni bir teknik olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Ultrases, polimer ve kopolimer sentezi için polimerizasyon tepkimelerinin kimyasal başlatıcıya gerek kalmadan başlatılabilmesi için uygulanmaktadır. Polimerizasyonun başlatılabilmesi için gerekli olan radikaller, ultrases dalgalarının yol açtığı mekanik etki ile üretilmektedir. Emülsiyon polimerizasyonu ile çalışılan sistemde radikaller ultrasonik ortamda suyun, surfaktanın ve monomerlerin kativasyonu ile üretilir. Stiren (St) ve 2-hidroksietil metakrilatın (HEMA) emülsiyon kopolimerizasyonu'nun radikalik bir başlatıcı kullanılmaksızın ultrases etkisiyle yürütüldüğü bu çalışmada, 20 KHz frekansında ultrases dalgası üreten Bandelin HD 2200 cihazı ile 13 mm çapında prob kullanılılarak, sabit puls (10/10)'da beş farklı değişken (St/HEMA, monomer\su, SDS\monomer, ultrases gücü ve sıcaklık) kullanılmıştır. Her bir değişken için farklı oranlarda; St/HEMA (0.5, 1, 1.5, 2), monomer\su (%Ağır.) (%10, %15, %20, %30), SDS\monomer (%Ağır.) (%5, %10, %15, %20), güç (1, 2, 3), sıcaklık (40 0C, 50 0C, 60 0C, 70 0C) kullanılarak polimerizasyon deneyleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneyler ile her bir değişken için yüzde verim gravimetrik olarak belirlenmiştir. Kopolimerizasyon parametreleri optimize edildikten sonra bu koşullarda sentezlenen polimerin kimyasal yapısı ve yüzeyi FT-IR, 1H-NMR ve SEM ile incelenmiştir. En yüksek kopolimerizasyon verimi yaklaşık 4 saat sonunda % 89,10 olarak elde edilmiştir. Bildiğimiz kadarıyla, Stiren ve HEMA kopolimerizasyonu ultrases ortamında başlatıcı kullanılmaksızın ilk kez bu çalışmada gerçekleştirilmektedir.

The effects of ultrasound on chemical and biological systems have been investigated for more than seventy five years. It has been widely used in recent years as a new technique for polymer synthesis. Ultrases are applied to initiate polymerization reactions for polymer and copolymer synthesis without the need for a chemical initiator. Radicals necessary for initiating polymerization are produced by the mechanical effect caused by ultrasound waves. Radicals are produced by the quenching of water, surfactant and monomers in an ultrasonic field in the system worked with emulsion polymerization. In this study, where emulsion copolymerization of styrene (St) and 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) was carried out with the ultrasound effect without the use of a radicalic initiator, Bandelin HD 2200 device, which produces an ultrasound wave at a frequency of 20 KHz, uses a 13 mm probe and constant pulse (10/10). Polymerization experiments were carried out using different rates for each variable; St / HEMA (0.5, 1, 1.5, 2), monomer \ water (w/w %) (10%, 15%, 20%, 30%), SDS \ monomer (w/w%) (5%, 10%, 15%, 20%), power (1, 2, 3), temperature (40 0C, 50 0C, 60 0C, 70 0C). By the experiments yield percentange for each variable was determined gravimetrically. After the copolymerization parameters were optimized, the chemical structure and surface of the polymer synthesized under these conditions were examined by FT-IR, 1H-NMR and SEM. The highest copolymerization efficiency was obtained as 89.10% after approximately 4 hours. To the best of our knowledge, Styrene and HEMA copolymerization is performed for the first time in this study, without the use of initiators in an ultrasonic field.