تهيه لاتكس‌هاي يكنواخت نانوكامپوزيت پلي‌استايرن/خاك رس به روش پليمريزاسيون راديكالي انتقال اتم معكوس درجا در سيستم ميني‌امولسيون

Preparation of Monodisperse Polystyrene/Clay Nanocomposite Latexes via In Situ Reverse Atom Transfer Radical Polymerization in a Miniemulsion System

لاتكس‌هاي پلي‌استايرن با پراكنش نانو صفحات خاك رس به وسيله پليمريزاسيون راديكالي انتقال اتم معكوس درجا در سيستم ميني‌امولسيون و در دماي C° 90 سنتز شدند. درجه تبديل نهايي مونومر با استفاده از روش وزن‌سنجي اندازه‌گيري شد. توزيع اندازه قطرات و ذرات نيز با استفاده از روش تفرق نور (DLS) به دست آمد. همچنين متوسط عددي و وزني وزن مولكولي و شاخص پراكندگي با استفاده از روش كروماتوگرافي ژل تراوايي (GPC) مورد ارزيابي قرار گرفت. مقدار شاخص پراكندگي پلي‌استايرن خالص در مقايسه با مقادير به دست آمده از نمونه‌هاي نانوكامپوزيتي پايين‌تر بود كه با افزايش ميزان نانوذره، افزايش يافت. نتايج تفرق اشعه ايكس (XRD) نشان مي‌دهد كه صفحات خاك رس در ماتريس پليمري پراكنده شده و نانوكامپوزيت‌هايي با ساختار پراكنشي حاصل گرديده است. تشكيل موفقيت‌آميز زنجيره‌هاي پلي‌استايرن و ماهيت زنده اين زنجيره‌ها توسط نتايج FTIR به اثبات رسيد. نتايج حاصل از HNMR نيز حاكي از ماهيت زنده فرآيند پليمريزاسيون است. تصوير SEM نيز توزيع يكنواخت ذرات كروي نانوكامپوريت پلي‌استايرن با اندازه ذرات حدود nm 200 را در نمونه نانوكامپوزيتي محتوي 1% خاك رس نشان مي‌دهد.

Polystyrene latexes with dispersion of nanoclay layers were synthesized by using in situ miniemulsion reverse atom transfer radical polymerization at 90 °C. Final monomer conversion was determined by employing gravimetric method and droplet and particle size distributions were obtained by using dynamic light scattering (DLS) analysis. Also, the number- and weight- average molecular weight and polydispersity index of the nanocomposites were evaluated by using GPC. It was found out that the PDI value of the neat polystyrene is lower than that of the polystyrene chains extracted from the nanocomposites; PDI rose by increasing nanoclay content in the polymer matrix. The XRD results indicated that clay layers were dispersed in the polystyrene matrix and therefore exfoliated nanocomposites were formed. The successful formation of polystyrene chains and their living nature were demonstrated by FTIR spectra. The living nature of the polymerization was also confirmed by the HNMR results. The SEM micrograph presents the monodisperse distribution of spherical particles with sizes in the range of around 200 nm in the nanocomposite containing 1 wt% of nanoclay.