کترولیت ساخته شد و سپس اثر دانسیته‌ی جریان در برابر غلظت مونومر (3/0 ،2/0 ،1/0) بر روی فیلم‌های پلیمری مورد بررسی قرارگرفت. همچنین این فیلم‌های نازک به وسیله‌ی اسپکتروسکوپی (FTIR- ATR) (شکل (1-18)) و SEM مورد مطالعه قرارگرفتند.

شکل (1-18) آنالیز ATR-FTIR برای P3MTh/CFME و CFME (میکروالکترود فیبری کربن) بدون پوشش پلیمری [MT]0 = 0.2(آتیس96، 2009).

در این پژوهش مورفولوژی فیبری، شاخه‌ای و کروی برای P3MTh توسط SEM مشاهده شده است (شکل (1-19)).

شکل (1-19) عکس SEM، P3MTh/CFME (آتیس، 2009).
بررسی‌ها همچنین در این پژوهش نشان داد میکروالکترود فیبری کربن (CFME) پوشیده شده با P3MTh در غلظت 1/0 مولار ظرفیت الکتریکی بالاتری را نسبت به غلظت‌های 2/0 و 3/0 مولار دارد (آتیس، 2009).

1-5- پلیمریشدن امولسیونی
پلیمریشدن امولسیونی یک فرآیند شیمیایی بی‌نظیر است که به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. این تکنیک یک نوع پلیمریشدن رادیکالی می‌باشد که معمولاً شامل آب، یک مونومر نامحلول در آب مثل استایرن، یک آغازگر محلول در آب مثل پرسولفات97 و سورفکتانت است (تیکت98 و گیلبرت99، 2007). شکل (1-20) ساختار این سامانه را نشان میدهد.
شکل (1-20) سامانه امولسیونی.

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

معمول‌ترین نوع پلیمریشدن امولسیونی، امولسیون روغن در آب می‌باشد که در آن قطره‌های مونومر (روغن) با سورفکتانت در فازپیوسته‌ی آبی امولسیون می‌شوند. همچنین پلیمرهای محلول در آب مثل پلی‌وینیلالکل‌های100 خاص یا هیدروکسیاتیلسلولزها101 می‌توانند به عنوان امولسیونکننده یا پایدارکننده در این واکنش استفاده شوند. سورفکتانت‌ها در آب در غلظت‌های خیلی کم حل می‌شوند در حالیکه در غلظت‌های بالاتر یعنی در بالای غلظت بحرانی مایسل102 (CMC) مایسل‌ها را تشکیل خواهند داد. در ساختار مایسل‌ها انتهای آب‌دوست هر مولکول سورفکتانت به سمت فاز آبی جهت‌گیری کرده در حالیکه انتهای آبگریز آن‌ها در خلاف جهت یعنی به سمت فاز آلی قرارمی‌گیرد (شکل (1-21)).

شکل (1-21) ساختار مایسل در تکنیک امولسیونی کلاسیک (ویکیپدیا).

نام پلیمریشدن امولسیونی اصطلاح غلطی است که برخاسته از یک تصور غلط تاریخی می‌باشد. برخلاف تصور که این فرآیند در قطرات امولسیونی اتفاق می‌افتد پلیمریشدن در ذرات مایسل که به صورت خودبه‌خودی در دقایق اولیه‌ی فرآیند تشکیل می‌شوند انجام می‌شود. قطر این ذرات مایسل معمولاًnm 100 میباشد. احاطه شدن این ذرات بهوسیله‌ی سورفکتانتها از بهم پیوستن ذرات به یکدیگر و لخته شدن‌ آنها جلوگیری می‌کند زیرا بار روی سورفکتانتها، ذرات دیگر را به صورت الکتروستاتیکی دفع می‌کند. زمانی که از پلیمرهای محلول در آب به جای سورفکتانت به عنوان پایدارکننده استفاده شود این دافعه افزایش می‌یابد زیرا این پلیمرها یک لایه‌ی پرمو در اطراف ذرات تشکیل می‌دهند که ذرات دیگر را با شدت بیشتری دفع می‌کنند. پلیمریشدن امولسیونی برای تولید پلیمرهای تجاری متعددی مانند لاستیک‌های سنتزی، ترموپلاستیک‌ها، پوشش‌ها، چسب‌ها و غیره استفاده می‌شود.
نتزی، ترموپلاستیک‌ها، پوشش‌ها ومزایای پلیمریزاسیون امولسیونی:
1) برخلاف تکنیکهای محلول و توده در این روش سرعت واکنش بالا بوده و پلیمرهایی با وزن مولکولی زیاد تولید می‌شوند.
2) فازپیوسته‌ی آبی یک رسانای بسیار خوب حرارتی است که اجازه می‌دهد حرارت از سیستم خارج شده و در نتیجه واکنش سرعتش افزایش یابد.
3) محصول نهایی واکنش نیازی به عمل‌آوری ندارد و همان‌طور قابل استفاده است.
معایب پلیمریزاسیون امولسیونی:
1) سورفکتانت و دیگر مواد به کار رفته در پلیمر باقی می‌ماند و حذف آن‌ها مشکل است.
2) حذف آب، خشک کردن و جداسازی پلیمرها انرژی زیادی می‌خواهد.
3) این روش نمی‌تواند برای پلیمریشدن تراکمی، یونی یا زیگلر- ناتا استفاده شود اگرچه چندین استثناء در این مورد وجود دارد (اُدیان103، 2004).
1-5-1- تئوری
اولین تئوری موفق برای توضیح مکانیسم پلیمریشدن امولسیونی در دهه‌ی 1940 توسط ادوارت104- اسمیت105 و هارکینز106 با مطالعه بر روی پلی‌استایرن ارائه شد. ادوارت و اسمیت به طور قراردادی مکانیسم پلیمریشدن امولسیونی را به 3 مرحله تقسیم کردند. بعدها مشخص شد که همه‌ی مونومرها و سامانهها تحت این 3 مرحله انجام نمی‌شوند با این حال توصیف ادوارت-اسمیت برای آنالیز این تکنیک بسیار مفید می‌باشد. این تئوری در زیر به طور خلاصه توضیح داده شده است:
1) مونومرهای پراکنده شده در یک محلولِ سورفکتانت و آب قطرات نسبتاً بزرگ مونومری را تشکیل می‌دهند.
2) سورفکتانت‌های اضافی در آب مایسلها را تولید می‌کنند.
3) مقدار کمی از مونومرها از میان آب به درون این مایسل‌ها نفوذ می‌کنند.
4) سپس آغازگر وارد فاز آبی شده و با مونومر در مایسل واکنش می‌دهد و به دنبال این عمل پلیمر تشکیل می‌شود. این مرحله توسط اسمیت و ادوارت مرحله‌ی 1 نام‌گذاری شد. در تکنیک سوسپانسیونی آغازگرِ محلول در روغن در مونومر حل شده و پلیمر در قطرهی مونومر تشکیل می‌شود (شکل (1-22)) اما در تکنیک امولسیونی مونومرها در مایسل‌ها به پلیمر تبدیل می‌شوند و زنجیرهای در حال رشد پایان می‌یابند. در این حالت مایسل‌های ورمکرده‌ی مونومری به ذرات پلیمری تبدیل می‌شوند. زمانی که مونومر و ذرات پلیمر هر دو در سیستم وجود دارند این مرحله، مرحله‌ی 2 نامیده می‌شود.

شکل(1-22) سامانه سوسپانسیونی.

5) بیشتر مونومرها از قطرات مونومری به ذرات پلیمریِ در حال رشد یعنی جایی که آغازگرها در حال واکنش هستند نفوذ می‌کنند.
6) سرانجام قطرات مونومرهای آزاد از بین می‌روند و همه‌ی مونومرها به پلیمر تبدیل می‌شوند (مرحله‌ی 3).
7) وابسته به نوع محصول و مونومر ممکن است مونومر و آغازگر به طور آهسته و مداوم به سیستم اضافه شوند (اسمیت و ادوارت، 1948؛ هارکینز، 1947). شکل (1-23) 3 مرحلهی توضیح داده شده را نشان میدهد.
شکل (1-23) نمایش مراحل 3 ،2 ،1 در تکنیک امولسیونی(چرن107، 2006).
1-5-2- فرآیندها
پلیمریشدن امولسیونی به صورت فرآیندهای ناپیوسته، نیمهپیوسته و پیوسته انجام می‌شوند. انتخاب این فرآیندها بستگی به ویژگیهای مورد نیاز پلیمر نهایی دارد. سنتز اولیه‌ی لاستیک استایرنبوتادیاِن108 (SBR) مثالی از یک فرآیند ناپیوسته است. فرآیند نیمهپیوسته شامل افزایش برنامه‌ریزی شده مونومر به رآکتور می‌باشد. این عمل باعث ایجاد کمبود مونومر در واکنش شده و توزیع مناسب مونومر در اسکلت پلیمری را تأمین می‌کند. فرآیندهای پیوسته برای تولید لاستیک‌های سنتزی مختلف استفاده می‌شوند.
1-5-3- آغازگرها
روش‌های حرارتی و اکسایشی- کاهشی برای تولید رادیکال‌های آزاد در تکنیک امولسیونی مورد استفاده قرارمیگیرند. نمک‌های پرسولفات معمولاً در هر دو روش به کار می‌روند. یون پرسولفات در بالای oC50 به آسانی به یون‌های رادیکال سولفات شکسته می‌شود. آغاز اکسایشی- کاهشی با افزایش یک اکسیدکننده مثل نمک پرسولفات، یک عامل کاهنده مثل گلوکز109 یا سولفیت110 و یا یک کاتالیزگر اکسایشی- کاهشی مثل یک ترکیب آهن به واکنش انجام می‌شود. روش اکسایشی- کاهشی به وسیلهی دما محدود نمی‌شود و برای پلیمریشدنهای زیر oC50 استفاده می‌شود.

1-5-4- سورفکتانت‌ها
انتخاب درست سورفکتانت در تکنیک امولسیونی بسیار مهم است. سورفکتانت باید قادر به افزایش سرعت پلیمریشدن، حداقل‌سازی بهم چسبیدن ذرات و خراب شدن رآکتورها (ماسیل‌ها) و فرآیندهای دیگر باشد و از ویسکوزیته‌ی بالا در طی پلیمریشدن که منجر به ضعیف شدنِ انتقال حرارتی می‌شود جلوگیری کند و باعث ایجاد و پیشرفت ویژگیهای مانند مقاومتِ کششی و شیشه‌ای و جذب آب در محصول نهایی شود. سورفکتانت‌ها به صورت آنیونی، کاتیونی، یون دو قطبی و غیریونی وجود دارند اما سورفکتانت‌های آنیونی به مراتب متداول‌ترند. غالباً سورفکتانت‌های با CMC کمتر مطلوبتر میباشند. مقدار سورفکتانت کمتر به دلایل اقتصادی ترجیح داده می‌شود. مخلوط سورفکتانت‌هایی که اغلب استفاده می‌شوند شامل سورفکتانت‌های یونی و غیریونی هستند. مخلوط سورفکتانت‌های آنیونی و کاتیونی نمک نامحلو