Fonksiyonlu vinil monomerleri kullanılarak nano boyutlu emülsiyon polimerlerinin sentezi, modifikasyonu ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada ilk olarak, vinil asetat (VAc) esaslı kopolimerlerde reaktif surfaktan olarak kullanılmak üzere tasarlanmış fonksiyonlu uç gruplar ve doymamışlık olmak üzere iki farklı fonksiyonluluğa sahip oligomerik N-metilol akrilamid (o-NMA) bileşiğinin yapısı aydınlatıldı. Daha sonraki aşamada, VAc'nin iki maleik asit diesteri olan dibütil maleat (DBM) ve dioktil maleat (DOM) ile gerçekleştireceği emülsiyon polimerizasyonunun proses tipinin, bileşenlerinin ve miktarlarının, ve diğer koşulların belirlenmesine yönelik ön çalışmalar yapıldı. Bu çalışmalarda edinilen bilgiler doğrultusunda, en verimli polimerizasyonun gerçekleştirilebilineceği düşünülen ve daha sonraki aşamalarda uygulanmak üzere bir kopolimerizasyon reçetesi (prosedürü) geliştirildi. Temelini bu reçetenin oluşturduğu, komonomer türü ve oranı, emülgatör miktarı, başlatıcı ve reaktif surfaktan o-NMA'nın reaktör ve beslemedeki miktarlarının değişiminin incelendiği beş farklı seriden oluşan kopolimerizasyonlar gerçekleştirildi. Bu değişimlerin, elde edilen kopolimer lateksleri ve bunların filmleri üzerinde yarattığı etkiyi ortaya koyabilmek için çok sayıda karakterizasyon yöntemi uygulandı.Birinci seride, VAc/DOM monomer çiftinin yarı-kesikli emülsiyon polimerizasyonunda, kullanılan termal başlatıcı potasyum persülfatın (K2S2O8) toplam miktarı değiştirilmeksizin başlangıçta reaktördeki (çekirdeklenme aşamasında) ağırlıkça oranı % 10-50 arasında çeşitli değerler alacak şekilde beş farklı kopolimerizasyon gerçekleştirildi. Kopolimer latekslerin ve bunların filmlerinin karakterizasyonu sonucunda en kararlı lateksin elde edildiği oran % 50 olarak belirlendi ve daha sonraki deney serilerinde bu oran esas alındı.İkinci seride, VAc/DOM monomer çiftinin yarı-kesikli emülsiyon polimerizasyonunda, kullanılan fonksiyonlu reaktif surfaktan o-NMA'nın toplam miktarı değiştirilmeksizin başlangıçta reaktördeki (çekirdeklenme aşamasında) ağırlıkça oranı % 0-100 arasında çeşitli değerler alacak şekilde beş farklı kopolimerizasyon gerçekleştirildi. Hem lateks hem de filmlere uygulanan karakterizasyonlar, o-NMA reaktörde yer almadığında diğer bir deyişle tamamı beslemede olduğunda kopolimerizasyona katılımının en yüksek olduğunu gösterdi. Bu bileşiğin reaktördeki oranının % 50'nin üzerine çıkarılmasının kopolimer latekslerin kararlılığını azaltacak yönde etki ettiği belirlendi. Bu durumun reaktif bileşiğin su fazında homopolimerleşme eğiliminden kaynaklandığı sonucuna varıldı. Daha sonraki deney serilerinde o-NMA'nın başlangıçta reaktördeki oranının ağırlıkça % 50 olarak kullanılmasına karar verildi.Üçüncü seride, türü, bileşimi ve reaktördeki oranı ön denemeler sonucunda belirlenen 10 etoksilatlı nonilfenol ve 30 etoksilatlı nonilfenol'den (NP 10 ve NP 30) oluşan noniyonik emülgatör sisteminin toplam miktarı değiştirilerek sentezlenen beş farklı kopolimerin lateks ve film özellikleri incelendiğinde, VAc/DOM yarı-kesikli sistemi için limit bir emülgatör oranının düşünülmesi gerektiği sonucuna varıldı.Son iki seride ise, DOM ve DBM komonomerleri kullanılarak ve bu komonomerlerin monomer karışımındaki oranları değiştirilerek VAc/DOM ve VAc/DBM olmak üzere iki farklı monomer çifti ile toplam dokuz polimerizasyon gerçekleştirildi. Bu iki komonomerin VAc emülsiyon polimeri üzerinde yarattığı etkiler kıyaslandı. Komonomerlerin monomer karışımındaki oranının değişmesinin kopolimerlerin fiziksel, fizikokimyasal ve film özellikleri üzerinde belirgin farklar yarattığı görüldü. Her iki komonomer için de belli bir oranın üzerine çıkıldığında, lateks kararlılığı, minimum film oluşum sıcaklığı (MFFT), camsı geçiş sıcaklığı (Tg) ve suya karşı direnç gibi başlıca özelliklerde VAc homopolimerine göre önemli derecede üstünlük sağlandığı saptandı.