سنتز و خواص ريولوژي تغليظ‌كننده پلي(نونادكاناميد- كو- اتيلن‌ گليكول)

Syntheses and Rheological Properties of Poly(nonadecanamide-co-ethylene glycol) Thickener

در اين پژوهش، تغليظ ­كننده پلي(اتيلن گليكول-كو-نونا دكاناميد) در سه مرحله سنتز شده است. مراحل سنتز شامل تهيه توسيل پلي(اتيلن­اكسيد) از واكنش پلي(اتيلن اكسيد) از دو گروه هيدروكسيل انتهايي و پارا­تولوين سولفونيل كلريد با بازده %95، تبديل محصول مرحله اول تحت گاز آمونياك به پلي(اتيلن اكسيد دي­آمين) (POEA) و در مرحله سوم واكنش POEA با نانودكانوييل كلريد با بازده %90 است. در مرحله اول از واكنش پلي‌اتيلن گليكول با پاراتولوين سولفونيل كلريد، توسيل پلي(اتيلن­اكسيد) به‌دست آمد. در مرحله دوم محصول به‌دست آمده از مرحله پيشين، در مجاورت گاز آمونياك به POEA، تبديل شد. در نهايت در مرحله آخر، از واكنش نونادكانويل كلريد با POEA، كوپليمر مدنظر به‌دست آمد. افزون بر سنتز كوپليمر اصلي، نونادكانويل كلريد نيز با استفاده از اسيد مربوط سنتز شد. براي اثبات سنتز كوپليمر نهايي از مقايسه خواص ريولوژيكي پلي‌اتيلن گليكول و محصول نهايي و نيز طيف‌سجي FTIR و آزمون GPCاستفاده شد. به دليل احتمال تخريب زنجير پليمر در دماهاي بيش از °C‌45، واكنش­هاي انتهايي در دماي كمتر انجام شد. دو روش گرانروي‌سنجي و رنگـنگاري ژل تراوايي براي اطمينان از تغيير درجه پليمرشدن يا تخريب طول زنجير طي مراحل سنتز به‌كار گرفته شد. با اين روش­ها مشخص شد، وزن مولكولي نمونه سنتز شده در حدود 20000 دالتون ثابت مانده است. منحني جريان محلول %10 از تغليظ­كننده سنتز شده در آب حاكي از تشكيل سيالي غير­نيوتوني است، در حالي كه محلول %10 پلي‌اتيلن اكسيد رفتار نيوتوني نشان داد. همچنين، با تغيير گرانروي با شدت برش محلول %10 تغليظ كننده در آب، سيال رفتار ژل‌گرايي نشان داد، به‌طوري كه با افزايش شدت برش از مقدار گرانروي آن كاسته مي­شود. نقش اين تغليظ كننده ­ها افزايش گرانروي رنگ‌هاي لاتكس، تشكيل فيلم پايدار و براق پس از استفاده از آن و مقاوم‌كردن آنها در برابر برش است تا از ريزش سريع و جمع‌شدن رنگ بر سطح مدنظر جلوگيري شود.

A route for the synthesis of an associative thickener (AT), composed of polyethylene oxide, end-capped with nonadecylamide groups, has been devised. The molecular weight of PEO was 20,000 Daltons. PEO, with such molecular weight, was converted to a hydrophobically end-capped copolymer (hydrophobically associating nonadecanamide polyethylene oxide copolymer, POER), by three chemical reactions on its end-groups. In the first step, tosyl polyethylene oxide (Ts-PEO) was obtained from the reaction of polyethylene oxide (PEO) with tosylchloride by 95% yield. In the second step, the Ts-PEO was converted to polyethylene oxide diamine (PEOA) by inserting ammonia gas in the solution of Ts-PEO at 0°C (90% yield). Finally, in the third step the desired associative thickener (POER) was obtained from the reaction of PEOA with nonadecanoyl chloride (90% yield). Because of chain degradation probability the reaction was carried out at the temperature lower than 45°C. Therefore, there was no chain degradation during each reaction step. The successful conversion of hydroxyl groups was shown by viscosity behavior. This was proved by measuring the polydispersity of the reactant PEO and the product PEOR, by gel permission chromatography and comparing the viscosity of PEO with the product of the second step, polyethylene oxide diamine (POEA). The results show that through the synthetic preparation the molecular weight of the backbone remains unchanged (~20000 D). The flow curve of a 10% aqueous solution of POER-AT shows that the solution is non-Newtonian, but the flow curve of a 10% aqueous solution of POE is a Newtonian fluid. Also the variation in viscosity of a 10% aqueous solution of POER shows that this solution is thixotropic. The effects of synthesized AT was investigated on the thickening of one formulated latex paint and it is shown an increase in the shearing strength of the formulation.