مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

سنتز بهینه و بهبود خواص کوپلیمرهای غلظت دهنده میکروژلی پایه آکریلیکی به روش پلیمریزاسیون امولسیونی وارون

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی پزشکی، دانشگاه میبد، میبد، ایران
2 گروه مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی همدان، همدان، ایران
3 گروه چسب و رزین، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، تهران، ایران
10.22034/ijche.2025.507116.1504
چکیده
در این پژوهش به سنتز بهینه کوپلیمرهای غلظت دهنده هیدروژلی بر پایه سدیم آکریلات-آکریلیک اسید، به روش پلیمریزاسیون امولسیونی وارون پرداخته شد. هدف اصلی این مطالعه، افزایش بازده پلیمریزاسیون و بهبود خواص غلظت‌دهندگی و رئولوژیک این مواد از طریق شرایط سنتز بهینه، استفاده از شبکه‌سازهای نوین دی‌گلیسیدیل اتری، نانوذرات صفحه مانند کلوزیت اصلاح شده وکومونومر آکریل‌آمید است. در مقادیر برابر 3/0 گرم از دو شبکه ساز پلی اتیلن گلیکول دی گلیسیدیل اتر (بلند زنجیر) و دی اتیلن گلیکول دی گلیسیدیل اتر(کوتاه زنجیر)، استفاده از شبکه‌ساز بلند زنجیر نسبت به کوتاه زنجیر، افزایش 13~ برابری گرانروی ظاهری (از Pa.s 39/1 به Pa.s 2/20 در سرعت برشی rpm ۱۰) را به همراه داشت. استفاده از نانوذرات کلوزیت به عنوان تقویت‌کننده، تا مقدار بهینه 5 % وزنی-وزنی، منجر به افزایش7~ برابری مدول ذخیره (از KPa 65/0 به KPa 61/5 در فرکانس Hz ۱۰) و افزایش قابل‌توجه غلظت دهندگی کوپلیمرها شد. افزودن مونومر آکریل‌آمید به زنجیره اصلی کوپلیمر اولیه و تشکیل ترپلیمر با 40 % مولی آکریل‌آمید، افزایش درصد تبدیل پلیمریزاسیون از %۶۲ به %۹۳ و افزایش 4~ برابری در گرانروی لاتکس مستقیم را موجب گردید. این مطالعه نشان داد که ترکیب عوامل شبکه‌ساز نوین، نانوذرات و کومونومرها می‌تواند راهکاری مؤثر برای تولید غلظت‌دهنده‌های پلیمری با کارایی بالا باشد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Optimized Synthesis and Enhancement of Properties of Acrylic -Based Microgel Thickener Copolymers via Inverse Emulsion Polymerization

نویسندگان English

Alireza sabzevari 1
Mohammadbagher Sobhanimatin 2
Kourosh Kabiri 3
1 Biomedical Engineering Department, Meybod University, Meybod, Iran
2 Chemical Engineering Department, Hamedan University of Technology, Hamedan, Iran
3 Adhesive and Resin Department, Iran Polymer and Petrochemical Institute (IPPI), Tehran, Iran
چکیده English

This study focuses on the optimized synthesis of microgel thickeners derived from sodium acrylate-acrylic acid copolymers through inverse emulsion polymerization. The primary objective was to enhance polymerization efficiency and improve the thickening and rheological properties of these materials by employing optimized synthesis conditions, novel crosslinkers (diglycidyl ether derivatives), modified Cloisite plate-like nanoparticles, and acrylamide comonomers. At equivalent concentrations (0.3 g), the use of a long-chain crosslinker (poly(ethylene glycol) diglycidyl) ether compared to a short-chain counterpart (diethylene glycol diglycidyl ether) resulted in a ~13-fold increase in apparent viscosity (from 1.39 Pa·s to 20.2 Pa·s at a shear rate of 10 rpm). Incorporation of Cloisite nanoparticles as reinforcing agents, up to an optimal concentration of 5 wt%, led to a ~7-fold rise in storage modulus (from 0.65 kPa to 5.61 kPa at 10 Hz) and a significant improvement in copolymer thickening performance. The addition of acrylamide comonomer to the primary copolymer backbone, forming a terpolymer with 40 mol% acrylamide, increased the polymerization conversion yield from 62% to 93% and produced an approximately 4-fold improvement in direct latex viscosity. This study demonstrates that the strategic combination of advanced crosslinkers, nanoparticles, and comonomers represents an effective approach for developing high-performance polymeric thickeners.

کلیدواژه‌ها English

Microgel
Polymeric Thickener
Acrylate Copolymer
Composite Hydrogel
Inverse Emulsion Polymerization