سنتز و تعيين مشخصات لاتكس نانوكامپوزيت پلي (‌استيرن- كو- بوتيل‌آكريلات)- خاك رس به روش پليمرشدن راديكالي انتقال اتم در جا در محيط ريز‌امولسيون: استفاده از فعال‌كننده توليد‌شده با انتقال الكترون

Poly(styrene-co-butyl acrylate)/Clay Nanocomposite Latexes Synthesized via In Situ Atom Transfer Radical Polymerization in Miniemulsion: Activators Generated by Electron Transfer Approach

لاتكس آبي نانوكامپوزيت پلي (‌استيرن- كو- بوتيلآكريلات)-خاك رس به روش پليمرشدن راديكالي انتقال اتم درجا با استفاده از فعال‌كننده توليد‌شده از راه انتقال الكترون (AGET ATRP) سنتز شد. ابتدا لايه‌هاي خاك رس در مخلوط استيرن، بوتيل‌آكريلات و هگزادكان متورم شدند. سپس، اختلاط مخلوط نهايي براي دست يابي به ريز‌امولسيون پايدار با فراصوت دهي انجام شد. براي تهيه لاتكس نانوكامپوزيت پلي (‌استيرن- كو- بوتيلآكريلات)- خاك رس، عامل كاهنده آسكوربيك اسيد قطره قطره (براي كاهش واكنش‌هاي پايان) به ريز‌امولسيون پايدار حاوي خاك رس در راكتور اضافه شد. اندازه ذرات و توزيع آنها به روش پراكندگي نور ليزري اندازه‌گيري شد. اندازه ذرات نهايي لاتكس‌ها در محدوده nm 171- 138بود. اندازه ذرات در نانوكامپوزيت‌ها، با افزايش درصد خاك رس افزايش يافت. متوسط عددي و وزني وزن مولكولي پليمرهاي حاصل و توزيع آنها با روش رنگ نگاري ژل‌تراوايي معين شد. توزيع باريك وزن مولكولي نشان از انجام موفق روش پليمرشدن راديكالي انتقال اتم در ميني‌امولسيون بود. با توجه به نتايج طيف‌سنجي رزونانس مغناطيسي هسته، كوپليمرهاي سنتز‌شده شناسايي و درصد مولي هر يك از مونومرها در تركيب كوپليمر محاسبه شد. نتايج آزمون پراش پرتو X و ميكروسكوپ الكتروني عبوري، دست يابي به تركيبي از ساختار ورقه اي و ساختار بين لايه‌اي منظم و نيز توزيع يكنواخت نانوذرات خاك رس را در زمينه پليمري نشان داد.

Water born poly(styrene-butyl acrylate)/clay nanocomposite latexes were synthesized by a novel initiating system of activators generated by electron transfer (AGET) in a system of atom transfer radical polymerization (ATRP). Initially, the clay was swelled in a mixture of styrene, butyl acrylate, and hexadecane. The mixture was then sonicated to obtain a stable miniemulsion. To synthesize poly(styrene-butyl acrylate)/clay nanocomposite latexes, the reducing agent (ascorbic acid) was added dropwise to the reactor (to reduce termination reactions). Particle size and particle size distribution of resulting nanocomposite latexes were determined by dynamic light scattering (DLS). These latex particles were produced with diameters in the size range of 138-171 nm. In addition, the increase in clay content led to increased particles size. Number and weight-average molecular weights of the resultant copolymer nanocomposites and their molecular weight distributions were determined by gel permeation chromatography. The narrow molecular weight distribution of the nanocomposites is an indication of a successful ATRP which was accomplished in miniemulsion formation. Using 1H NMR, copolymers were characterized and the mol ratios of monomers in copolymer composition were calculated. X-Ray diffraction and transmission electron microscopy results showed the mixed intercalated and exfoliated morphologies of nanocomposites in which homogeneous distributions of clay layers in the polymer matrix have been achieved.