اثر يد مولكولي و بازدارنده راديكالي 4-ترشيوبوتيل كتكول بر پليمرشدن راديكالي استيرن

Effects of Molecular Iodine and 4-tert-Butylcatechol Radical Inhibitor on the Radical Polymerization of Styrene

اثر يد مولكولي بر وزن مولكولي و توزيع وزن مولكولي پلي­‌استيرن توليد شده در پليمرشدن راديكالي استيرن بررسي شد. پليمرشدن راديكالي استيرن شروع شده با آغازگر 2،׳2-آزوبيس (ايزوبوتيرونيتريل) (AIBN) در دماي 70 درجه سلسيوس و در مجاورت مولكول يد انجام شد. از آزمون‌هاي رنگ‌نگاري ژل تراوايي (GPC) و طيف‌بيني رزونانس مغناطيسي پروتون (1H NMR) براي شناسايي پليمرها استفاده شد. نتايج اين آزمون‌ها شامل تبديل واكنش، وزن مولكولي متوسط و توزيع وزن مولكولي با نتايج به­ دست آمده براي پليمرشدن راديكالي استيرن شروع شده با آغازگر AIBN در دماي مشابه، در غياب مولكول‌هاي يد مقايسه شد. نتايج نشان داد، يد اثر بسزايي بر وزن مولكولي و توزيع وزن مولكولي پليمر نهايي سنتز شده دارد و به­‌خوبي قابليت كنترل پليمرشدن را با سازوكار پليمرشدن راديكالي انتقال يد معكوس دارد و به توليد پليمري با وزن مولكولي l10600g/mol و توزيع وزن مولكولي 1.3 منجر شود. با توجه به اهميت دوره‌ القا در پليمرشدن راديكالي انتقال يد معكوس، دوره‌ القا با افزايش دما تا 120 درجه بسيار كوتاه‌ ­تر شد و گونه‌هاي تشكيل شده طي اين دوره به كنترل بهتر وزن مولكولي منجر شدند. همچنين، با توجه به اينكه مولكول‌هاي يد در ابتدا به‌­عنوان بازدارنده‌ راديكالي عمل مي‌كنند، نقش وجود بازدارنده‌ راديكالي 4-ترشيوبوتيل كتكول در كنار مولكول‌هاي يد در پليمرشدن راديكالي استيرن شروع شده با آغازگر AIBN بررسي شد. مشاهده شد، وجود بازدارنده‌ راديكالي، مانع از مصرف مولكول‌هاي يد به ­وسيله راديكال‌هاي حاصل از تجزيه آغازگر شيميايي و تشكيل آلكيل هاليد طي دوره‌ القا مي‌شود.

The presence of molecular iodine was studied in relation the molecular weight and molecular weight distribution of polystyrene, produced by radical poly merization. Radical polymerization of styrene initiated by azobisisobutyronitrile (AIBN) was performed at 70°C in the presence of -׳ 2,2 molecular iodine. The synthesized polymers were characterized by gel permeation chromatography (GPC) and proton- nuclear magnetic resonance (1H NMR) techniques. The results of these reactions including conversion data, number-average molecular weight and molecular weight distribution were compared with those obtained for styrene radical polymerization initiated by AIBN at the same temperature in the absence of molecular iodine. It was found that the presence of iodine had a profound effect on the molecular weight and its distribution in the produced polystyrene. This was attributed to the ability of iodine to control the polymerization of styrene initiated by AIBN via reverse iodine transfer polymerization (RITP) mechanism. The polymer produced by this method had a molecular weight of 10600 g/mol with a molecular weight polydispersity index of 1.3. Due to the importance of induction period in reverse iodine transfer radical polymerization, increasing the temperature to 120°C during the induction period resulted in shorter induction periods and the produced species led to better control of the molecular weight. Also, due to the role of iodine molecules as a radical inhibitor, the presence of a secondary radical inhibitor, i.e. 4-tert-butylcatechol, along with the iodine was investigated in radical polymerization of polystyrene initiated by AIBN. It was observed that the secondary radical inhibitor prevented the consumption of the iodine molecules by the radicals produced from decomposition of the AIBN initiator; therefore, alkyl halides were not produced during the induction period.