کسب دکترای رشته مهندسی پلیمر– فرایندهای پلیمریزاسیون توسط خانم فرشته کارخانه یوسفی دانشجوی پژوهشگاه رنگ

سرکار خانم فرشته کارخانه یوسفی دفاع موفقیت آمیز از رساله دکتری تان را تبریک عرض نموده و برایتان در مراحل پیش روی زندگی، آرزوی موفقیت و سربلندی می نمائیم.

عنوان رساله: بسپارش کنترل‌شده رزین حاوی سیلیل‌اکریلات‌ها به منظور استفاده در پوشرنگ‌های ضدجرم خودساب

اساتید راهنما: دکتر علی جان‌نثاری- دکتر شهلا پازکی‌فرد

استاد مشاور: دکتر محمدرضا صائب
 

چکیده پروژه:

دستیابی به پوشرنگ‌های ضدجرم خودساب با کارکرد قابل پیش‌بینی، نیازمند ساخت رزین‌های سیلیل‌اکریلات دارای ویژگی‌های ساختاری معین از جمله نسبت تکپارها و چیدمان آنها، میانگین و توزیع جرم مولکولی است. از آنجاییکه در تحقیقات پیشین ارتباط شرایط واکنش تهیه و ویژگی‌های ساختاری این رزین‌ها تبیین نشده، در این طرح یک سامانه شامل سه تکپار متیل‌متاکریلات (MMA)، بوتیل‌اکریلات (BA) و تری‌ایزوپروپیل‌سیلیل‌اکریلات (SiA) در نظر گرفته و بسپارش آن مطالعه شد. در فاز اول طرح، نسبت فعالیت تکپارها (r)، با استفاده از داده‌های جمع‌آوری‌شده از بسپارش سه‌تائی در درصدتبدیل‌های‌ پایین (حداکثر۱۰درصد) و متوسط-بالا (۶۰-۱۵ درصد) تخمین زده شد. قابل‌اعتمادترین تخمین‌ها، با استفاده از داده‌های جمع‌آوری‌شده از کل محدوده درصدتبدیل و مدل ترکیب‌درصد تجمعی برای بسپار بدست آمد که عبارتند از:

rMMA/BA=1/7919, rBA/MMA=0/3692, rBA/SiA=0/5736, rSiA/BA=0/8739, rMMA/SiA=1/3754, rSiA/MMA=0/4185

در فاز دوم طرح، بسپارش رادیکال آزاد این سامانه، با دو روش خوراک‌دهی پیمانه‌ای و نیمه‌پیوسته و در غلظت‌های مختلف از تکپار تری‌ایزوپروپیل‌سیلیل‌اکریلات در خوراک (۲۵، ۳۵ و ۴۵ درصد وزنی) مطالعه شد. بسپارها با استفاده از آزمون‌های FTIR، 1H-NMR وGPC شناسائی شدند و دمای انتقال شیشه‌ای آنها با استفاده از DSC اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد در یک غلظت مشخص از تکپارها، با تغییر روش خوراک‌دهی از پیمانه‌ای به نیمه‌پیوسته، میانگین جرم مولکولی و ترکیب‌درصد بسپارها مشابه است اما دمای انتقال شیشه‌ای بسپار کاهش یافته و اختلاف بین مقدار تجربی و پیش‌بینی شده با معادله فاکس  کم می‌شود. این نتیجه به کاهش طول توالی‌های  متیل‌متاکریلات در بسپار، با خوراک‌دهی نیمه‌پیوسته نسبت داده شد. در فاز سوم طرح، بسپارش سه‌تایی به روش انتقال زنجیر برگشت‌پذیر ، با استفاده از یک دی‌تیواستر با نام سیانوایزوپروپیل‌دی‌تیوبنزوآت، به عنوان عامل انتقال زنجیر، انجام شد. این روش منجر به باریک‌شدن توزیع جرم مولکولی بسپارها (از ۲-۱/۸ در بسپارش رادیکال آزاد به ۱/۲ در بسپارش RAFT) و کاهش ۷۵ درصدی میانگین عددی جرم مولکولی برای هر سه ترکیب‌درصد مورد مطالعه شد. ارزیابی سرعت واکنش‌های بسپارش، با اندازه‌گیری درصد‌تبدیل تکپارها برحسب زمان نشان داد که افزایش نسبت تکپار SiA در خوراک، منجر به افزایش سرعت بسپارش RAFT و کاهش سرعت بسپارش رادیکال آزاد می‌شود. این نتیجه بر اساس مقادیر شاخص‌های قطبیت و رزونانس هر یک از تکپارها و اثر آن بر سازوکار واکنش‌های بسپارش تفسیر شد. در فاز نهائی طرح، سرعت آبکافت بسپارها در محلول آبی سود، با اندازه‌گیری غلظت عنصر سیلیکون آزادشده طی زمان، به روش جذب اتمی اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد برای نمونه‌های تهیه‌شده با استفاده از ۴۵ درصد وزنی تکپار SiA در خوراک به روش‌های بسپارش رادیکال آزاد و RAFT (با خوراک‌دهی پیمانه‌ای)، کاهش میانگین عددی جرم مولکولی از حدود ۷۰۰۰۰ به ۱۷۰۰۰ گرم بر مول، علاوه بر تغییر الگوی رهایش، منجر به افزایش درصد آبکافت بسپار از ۲۰ به ۴۸ درصد، در بازه‌ی زمانی ۵ روز می‌شود. این نتیجه به نفوذپذیری بالاتر و تحرک بالاتر بسپار با میانگین جرم مولکولی کوچکتر، مطابق نظریه‌ی خزش زنجیر  نسبت داده شد.

واژه‌های کلیدی: رزین‌های سیلیل‌اکریلات، پوشرنگ‌های ضدجرم،  پوشرنگ‌های خودساب، نسبت‌ فعالیت مونومر، بسپارش انتقال زنجیر برگشت‌پذیر.