Кинетические закономерности полимеризации стирола в присутствии плюроника Р123 в качестве ПАВ

Полимеризацию стирола в присутствии плюроника Р123 в качестве ПАВ проводили при объемных соотношениях фаз мономер/вода, равных 1:9, 1:6 и 1:4 соответственно, температуре 80^○С и концентрации ПАВ 1 %мас. в расчете на мономер. В качестве инициатора использовали персульфат калия в количестве 1 %мас. на мономер.

На рис.3.1.1 приведены кинетические кривые конверсия-время, полученные при полимеризации стирола в присутствии плюроника Р123 в вышеуказанных условиях.

Рис.3.1.1 Кривые конверсия-время, полученные при полимеризации стирола в присутствии плюроника Р123 при объемных соотношения фаз мономер/вода, равных 1) 1:9, 2) 1:6 и 3) 1:4 соответственно. Температура полимеризации 80^○С, концентрация персульфата калия и плюроника Р123
1 %мас. в расчете на стирол.

При увеличении концентрации мономера в реакционной системе (от объемного соотношения фаз мономер/вода 1:9 до 1:4) скорость полимеризации практически не изменялась и составляла 0,30-0,25 %/мин, полная конверсия мономера достигалась за ~7 часов. Полистирольные суспензии, полученные при соотношении фаз 1:9 и 1:6 не содержали коагулюм, что говорит об их высокой устойчивости, а также характеризовались узким распределением по размерам (таблица 3.1.1, рис.3.1.2). Диаметр, полученных частиц составил 1,0 и 1,1 мкм соответственно, ζ-потенциал частиц не менялся и был равен -37,5 мВ. Суспензия, полученная при соотношении фаз 1:4 содержала небольшое количество коагулюма. Очищенная от коагулюма полимерная суспензия, полученная при соотношении фаз стирол/вода 1:4, характеризовалась узким распределением частиц по размерам, средний диаметр частиц составил 1,42 мкм, а ζ-потенциал частиц – порядка -37 мВ (таблица 3.1.1).

Таблица 3.1.1

Характеристики полистирольных суспензий, стабилизированных плюроником Р123 при различном объемном соотношении фаз мономер/вода

*данные для суспензии, очищенной от коагулюма

На рис.3.1.2 представлены микрофотографии и гистограммы распределения частиц по размерам, полученные при полимеризации стирола в присутствии плюроника Р123 в качестве ПАВ. При этом следует отметить, что очищенная от коагулюма суспензия, полученная при объемном соотношении фаз мономер/вода, равном 1:4 соответственно, характеризуется более узким распределением по размерам.

1.
2.
3.

Рис.3.1.2 Микрофотографии и гистограммы распределения полистирольных частиц по размерам, полученных при полимеризации стирола в присутствии плюроника Р123 при объемных соотношения фаз мономер/вода, равных 1) 1:9, 2) 1:6 и 3) 1:4 соответственно. Температура полимеризации 80^○С, концентрация персульфата калия и плюроника Р123
1 %мас. в расчете на стирол.

Для того чтобы повысить устойчивость полимерной суспензии, полученной при полимеризации стирола при объемном соотношении фаз, равном 1:4 соответственно, повышали концентрацию плюроника Р123 до
2 %мас. на мономер.

На рис.3.1.3 приведены кинетические кривые конверсия-время, полученные при полимеризации стирола в присутствии плюроника Р123 в вышеуказанных условиях.

Рис.3.1.3 Кривые конверсия-время, полученные при полимеризации стирола в присутствии плюроника Р123. Объемное соотношение фаз мономер/вода 1:4, температура полимеризации 80ºС, концентрация инициатора 1 %мас. в расчете на мономер, концентрация плюроника Р123: 1 – 1,0 %мас. на мономер; 2 – 2,0 %мас. на мономер.

При увеличении концентрации мономера в реакционной системе скорость полимеризации практически не изменялась, при этом полученная суспензия была устойчивой, средний диаметр частиц составил 1,37 мкм, а ζ-потенциал частиц был равен -33,0 мВ (таблица 3.1.2).

Таблица 3.1.2

Характеристики полистирольных суспензий, стабилизированных 1,0 и 2,0 %мас. (на мономер) плюроника Р123 при объемном соотношении фаз мономер/вода, равном 1:4 соответственно. Температура полимеризации 80^○С, концентрация персульфата калия 1 %мас. на мономер

*данные для суспензии, очищенной от коагулюма

На рис.3.1.4 представлены гистограммы распределения частиц по размерам, полученных при полимеризации стирола в присутствии 1,0 и 2,0 %мас. (на мономер) плюроника Р123, которые демонстрируют узкое распределение частиц по размерам синтезированных полистирольных суспензий.

1.
2.

Рис. 3.1.4 Гистограммы распределения частиц по размерам, полученных при полимеризации стирола в присутствии 1,0 и 2,0 %мас. (на мономер) плюроника Р123. Объемное соотношение фаз стирол/вода 1:4, температура полимеризации 80^○С, концентрация персульфата калия 1 %мас. на мономер.