بررسی سینتیک و هویت شناسی پلیمریزاسیون محلولی 2-آکریلامیدو-2-متیل-1-پروپان سولفونیک اسید به روش nmr

در سالهای اخیر به دلیل محدودیت های زیست محیطی و خطرات حلال های آلی، توجه زیادی به پلیمریزاسیون در حلال های آبی شده است. پلی 2-آکریلامیدو-2-متیل-1-پروپان سولفونیک اسید (amps) و مشتقاتش به عنوان پلیمرهای محلول در آب در گستره وسیعی از فرایندها و محصولات صنعتی از قبیل، وسایل آرایشی و بهداشتی، رنگدانه ها، صنایع غذایی و . . . استفاده می شوند. اغلب این پلیمرها با پلیمریزاسیون رادیکال آزاد تولید می شوند زیرا، این روش از مزیت هایی مثل سادگی و تطبیق پذیری برخوردار است. روش های گوناگونی برای محاسبه ثوابت سرعت و درجه واکنش در پلیمریزاسیون رادیکال آزاد وجود دارد که هر یک مزایا ومحدودیت هایی دارند. مهمترین روش ها عبارتند از: dsc، روش آزمایشگاهی، nmr و plp. هدف این پروژه بررسی سینتیک پلیمریزاسیون محلول در آب amps و همچنین محاسبه انرژی فعالسازی و درجه واکنش وابسته به غلظت مونومر و غلظت آغازگر است. در غلظت های مونومر از 483/0 تا mol/lit 966/0 از روش hnmr1 برای محاسبه ثوابت مذکور استفاده شد. نشان داده شد که وابستگی سرعت پلیمریزاسیون به غلظت مونومر از توان 94/1 و وابستگی آن به غلظت آغازگر از توان49/0 پیروی می کند. انرژی فعالسازی نیز در این حالت برابر با kj/mol.k 7/92 است. به منظور تکمیل بررسی های سینتیکی در غلظت های بالای مونومر (966/0 تا mol/lit 41/2) که سرعت واکنش بسیار بالا بوده و دستگاه nmr قادر به پویش نیست، روش dsc به کار گرفته شد.در این حالت، وابستگی سرعت به مونومر و آغازگر به ترتیب برابر 56/1 و 52/0 و انرژی فعالسازی kj/mol 83 است. مقادیر بدست آمده برای درجه واکنش و انرژی فعالسازی از آزمون های nmr و dsc نشان داد که با تغییر غلظت مونومر در سیستم پلیمریزاسیون amps در مکانیسم واکنش تغییر ایجاد می شود. در غلظت های پایین مکانیسم حاکم بر واکنش از تئوری تشکیل کمپلکس بین آغازگر ومونومر پیروی می کند و با افزایش غلظت مونومر در سیستم که به وسیله dsc بررسی شد، تئوری اثر قفس حلال پیشبینی کننده مکانیسم واکنش است. از روش cnmr13 نیز برای بررسی نقش اسیدهای لوئیس در حلال های مختلف و تغییر دما در تغییر نظم فضایی پلیمر استفاده شد. بررسی نظم فضایی موید این مطلب بود که در پلیمریزاسیون مونومر مذکور اسید لوئیس تنها در حلال هایی که قطبیت کمتری دارند باعث تغییر در نظم فضایی پلیمر حاصله می شود.