مدل سازی توزیع وزن مولکولی در پلیمریزاسیون امولسیونی با حضور مخلوط دو ماده فعال سطحی، دو آغازگر و عامل انتقال زنجیر

اوزان مولکولی متوسط و چگونگی توزیع و پراکندگی طول زنجیره های مختلف پارامترهای بسیار مهمی هستند که با خواص فیزیکی و مکانیکی پلیمرها ارتباط مستقیم دارند. در این تحقیق، با استفاده از روش مومنت، مدل سازی اوزان مولکولی متوسط (عددی و وزنی) در یک پلیمریزاسیون امولسیونی با حضور مخلوط دو ماده فعال سطحی، مخلوط دو آغازگر و یک عامل انتقال زنجیر انجام شده است و در ادامه با استفاده از تابع توزیع شولتز- فلوری و مقادیر اوزان مولکولی در زمان های مختلف، توزیع وزن مولکولی پلیمر نیز محاسبه گردیده است. از آنجایی که مونومر مورد نظر در این پژوهش استایرن(نامحلول در آب) می باشد، در مدل سازی تنها هسته سازی مایسلی در نظر گرفته شده است و از هسته سازی همگن صرف نظر شده است. در این مطالعه تأثیر تغییر کسر مولی ماده فعال سطحی غیر یونی در مخلوط سدیم لوریل سولفات(به عنوان ماده فعال سطحی یونی) و یک پلی اُل تجاری(brij35) (به عنوان ماده فعال سطحی غیر یونی) و همچنین تأثیر تغییر کسر مولی پتاسیم پرسولفات (به عنوان آغازگر با ثابت تجزیه کمتر) در مخلوط آن با آمونیوم پرسولفات(به عنوان آغازگر با ثابت تجزیه بیشتر) نیز بررسی شده است. همچنین از ان دودسیل مرکاپتان به عنوان عامل انتقال زنجیر استفاده شده است که حلالیت بسیار کمی در آب دارد. برای بررسی میزان اثر هر یک از عوامل فوق بر روی خروجی های مدل و همچنین بررسی وجود برهمکنش بین این عوامل، از طراحی آزمایش ها به روش تاگوچی در شبیه سازی استفاده شده است. برای اعتبارسنجی نتایج حاصل از شبیه سازی، از نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی موجود در مقالات مرتبط استفاده شده است. به دلیل تعدد و پیچیدگی معادلات مدل، این معادلات به طور همزمان به صورت عددی و با استفاده از روش اولر بر حسب متغیر زمان حل شده اند. نتایج نشان می دهند که با افزایش غلظت عامل انتقال زنجیر، سرعت مصرف مونومر تغییری نمی کند اما مطابق با انتظار متوسط وزنی وزن مولکولی پلیمر کاهش می یابد. همچنین در نمودار توزیع وزن مولکولی پلیمر نقطه بیشینه نمودار به سمت زنجیره-های با طول کوتاه تر حرکت می کند(دنباله از راست). از سوی دیگر با افزایش غلظت ماده فعال سطحی یونی در حالی که غلظت ماده فعال سطحی غیر یونی صفر می باشد، سرعت مصرف مونومر و تعداد ذرات پلیمری افزایش و متوسط وزنی وزن مولکولی پلیمر کاهش می یابد. همچنین اگر کسر مولی آغازگر با ثابت تجزیه بیشتر را در مخلوط آغازگرها افزایش دهیم، در شرایط ثابت از ماده فعال سطحی و عامل انتقال زنجیر، غلظت رادیکال های آزاد در فاز آبی و تعداد ذرات پلیمری کاهش می یابند و در غیاب عامل انتقال زنجیر متوسط وزن مولکولی پلیمر نیز کاهش می یابد. در کلیه موارد برای نتایج ارائه شده تطابق مناسبی با نتایج ارائه شده در مقالات مرتبط مشاهده شد.