Дисперсный состав полиметилметакрилатных суспензий и молекулярные массы полимеров, полученных суспензионной полимеризацией в присутствии акриловых сополимеров в качестве ПАВ

Изучены дисперсный состав полимерных суспензий и молекулярные массы полимеров, полученных суспензионной полимеризацией метилметакрилата в присутствии полимерных ПАВ – сополимеров метилметакрилата и метакриловой кислоты. Показано, что в составе полимерной суспензии всегда присутствуют высокодисперсная фракция частиц с диаметрами 0.02–2.0 мкм и фракции частиц с большими диаметрами (до 1000 мкм). После фракционирования полимерных суспензий получены 3 фракции частиц с различными диаметрами и для каждой фракции частиц определены молекулярные массы полимеров методом вискозиметрии. Показано существенное различие в значениях молекулярных масс полимеров, полученных в частицах малого и большого диаметров – 106 и 105 Да соответственно. Наличие высокодисперсной фракции частиц, в которых образуется полимер высокой молекулярной массы, оказывает заметное влияние на среднюю молекулярную массу полимера. В частицах малого диаметра протекает полимеризация по механизму, близкому к эмульсионной полимеризации, что обусловлено тем, что в объеме таких частиц содержится небольшое количество радикалов. Высокая скорость полимеризации приводит к образованию полимера высокой молекулярной массы, появлению гель-эффекта и уменьшению константы обрыва цепи. В больших частицах полимеризация протекает по механизму, близкому к растворной полимеризации, и образуются полимеры невысокой молекулярной массы. Таким образом, появляется возможность синтеза полимеров заданной молекулярной массы в каплях определенной дисперсности.

1. Jahanzad F., Sajjadi S., Yianneskisb M., Brooks B.W. In situ mass-suspension polymerization // Chem. Eng. Sci. 2008. V. 63. P. 4412–4417.

2. Tuchigami K., Taguchi Y., Tanaka M. Synthesis of calcium carbonate vaterite crystals and their effect on stabilization of suspension polymerization of MMA // Advanced Powder Technology. 2009. V. 20. P. 74–79.

3. Ze Xie, Qi Ziu, Zheng-Hong Luo. A multiscale CFDPBM coupled model for kinetic and liquid-liquid dispersion behavior in suspension polymerization stirred tank // Chem. Ing. Res. and Design. 2018. V. 130. P. 1–17.

4. Fitch R.M., Tsai C.H. Particle formation in polymer colloids. III. Prediction of the number of particles by a homogeneous nucleation theory / In: Polymer Colloids. New York, 1971. P. 73–102.

5. Mahdavian A.R., Abdollahi M. Investigation into the effect of carboxylic acid monomer on particle nucleation and growth in emulsifier-free emulsion copolymerization of styrene, butadiene and acrylic acid // Polymer. 2004. V. 45. P. 3233–3239.

6. Tauer K., Oz N. Interfacial energy promotes radical heterophase polymerization // Macromolecules. 2004. V. 37. P. 5880–5888.

7. Ballard N., Agneirre M., Simula A., Leiza J.R., Van Es S., Mausa J. Nitroxide mediated sus-pension polymerization of metacrylic monomers // Chem. Eng. J. 2017. V. 316. P. 665–662.

8. Милицкова Е.А. К вопросу стабилизации размеров гранул суспензионных полимеров // Пластические массы. 1961. № 8. C. 6–9.

9. Pointer C.A., Durand J., Pinto J.C., Prat Z. Real time monitoring of quiescent suspension polymerization of methylmetacrylate in microreactors. Part 1. A kinetic study by Raman spectroscopy in evolution of droplet-size // Chem. Eng. Science. 2015. V. 131. P. 340–352.

10. Холодова А.А., Белодед Л.Н., Клюжин Е.С.Суспензионная сополимеризация бутил-метакрилата и метакриловой кислоты в присутствии полимерных диспергаторов различного химического состава // Пластические массы. 2009. № 11. С. 38-40.

11. Грицкова И.А., Амеличев А.А., Сацкевич О.А., Школьников А.В., Ежова А.А., Си-макова Г.А., Васнев В.А., Лобанова Н.А., Измайлов Б.А. Коллоидно-химические свойства кремнийорганических ПАВ, применяемых в синтезе полистирольных латексов // Тонкие химические технологии. 2016. Т. 10. № 4. С. 56–62.

12. Chaikovskii P.M. Kinetics and topochemically characteristics of emulsion polymerization // Successes of Сhemistry. 1958. V. 27. Iss. 2. P. 1025–1055.

13. Chaikovskii P.M. Elementary reactions of emulsion polymerization // Successes of Chemistry. 1959. V. 28. Iss. 5. P. 547–575.

14. Оудиан Д. Основы химии полимеров. М.: Мир, 1974. 249 c.

15. Dowding P.J., Vincent B. Suspension polymerization to form polymer beads // Colloids and Surfaces. A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2000. V. 161. P. 259–269.

16. Клюжин Е.С. Полиакриловые дисперсии для адгезивных и пленкообразующих композиций, получение и свойства: дис. … д-ра хим. наук. Москва, 2013. 317 с.