سنتز و خواص رئولوژي نانو ذرات هيبريدي سيليكا/ پليمر آب دوست: تاثير حضور كومونومر آب گريز بر خواص رئولوژي محلول هاي آبي

Synthesis and rheological properties of silica/ polymer hybrid nanoparticles: Effect of hydrophobic comonomer on aqueous solution rheology properties

سنتز نانو ذرات هيبريدي سيليكا/ پليمر ( PSNs ) با استفاده از روش پيوندزني از سطح ذرات مطالعه شد. براي شروع واكنش پليمريزاسيون، از آغازگر دوجزيي ردوكس سريم ( IV ) آمونيوم نيترات ( CAN ) و نانوذرات سيليكا اصلاح شده با گروه عاملي آميني به عنوان عامل كاهنده واكنش ردوكس، در محيط اسيدي استفاده شد. واكنش آميندار شدن نانوذرات سيليكا پيش از انجام واكنش پليمريزاسيون و با استفاده از واكنش ميان 3 - آمينوپروپيل تري اتوكسي سيلان (APTES ) با گروه هاي هيدروكسيل روي سطح نانوذرات انجام شد. به اين ترتيب با آغاز واكنش از راديكال هاي تشكيل شده روي سطح ذرات با روش ردوكس و پيشرفت واكنش، زنجيرهاي پلي(اكريل آميد) و پلي(اكريل آميد/ استايرن) متصل شده به سطح نانوذرات سنتز شدند. از استايرن به عنوان كومونومر آبگريز استفاده شد. شناسايي نانوذرات هيبريدي سنتزشده به كمك آزمونهاي FTIR ، TGA و SEM انجام شد. نتايج اين آزمونها نشان دادند كه واكنش پليمريزاسيون با موفقيت از سطح نانوذرات انجام شده و لايه پليمري روي سطح آنها تشكيل شده است. خواص ريولوژي محلول هاي آبي حاوي نانوذرات هيبريدي سنتز شده، با استفاده از ويسكومتر بروكفيلد اندازه گيري شد. نتايج نشان دادند كه ويسكوزيته محلول هاي آبي حاوي نانوذرات با افزايش غلظت آنها افزايش يافته است. اين افزايش درگرانروي محلول هاي آبي براي نانوذرات اصلاح شده با كوپليمر بيشتر از پلي اكريل آميد بود كه دليل آن تجمعات آبگريز واحدهاي استايرني در اين نمونه است.

Synthesis of hybrid silica/ polymer nanoparticles was performed by surface initiated polymerization of acrylamide and styrene from fumed silica’s (SN) surface. Cerium(IV) ammonium nitrate (CAN) and aminated silica nanoparticles were used as oxidant and reducing agent, respectively, of the redox polymerization. Amination reaction of SNs was done by covalently attaching APTES to hydroxyl groups of SNs’ surface. Polyacrylamide and poly(acrylamide-co-styrene) were grafted onto ASN nanoparticles by propagation of polymer chains from the radicals formed by redox polymerization. FTIR, TGA and SEM tests were used to characterize synthetized hybrid nanoparticles. These tests showed that polymer layer has been formed successfully on the silica surface. Rheology properties of aqueous solution of the polymer/ silica hybrid nanoparticles (PSNs) were measured by Brookfield viscometer. Results showed that viscosity increases by increasing concentration of the PSNs. This increment indicates viscosifying ability of PSNs. Enhancement in the viscosity was observed to be greater for a PSN modified with copolymer in comparison with the poly(acrylamide) because of hydrophobical associations between the styrene units in the copolymer sample