2-Hidroksietil metakrilat (HEMA) modifiye edilmiş stiren-bütil akrilat-akrilik asit emülsiyon polimerlerinin sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

In this study, a series of hydroxyl functionalized styrene (Sty)-butyl acrylate (BA)-acrylic acid (AAc) emulsion polymers were prepared via the semi-batch seeded emulsion polymerization method by using the 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) monomer. The changes in the polymer latex structure, thermal behavior, film properties and morphology by increasing the HEMA content from 0% to 10% by mass were determined using FT-IR, 1H-NMR, TGA, DSC, MFFT, DLS and SEM techniques. In the second part of the study, changes in the properties of SBA-HEMA copolymer latex depending on the anionic/nonionic surfactant structure and amount were investigated. The addition of HEMA to the monomer emulsion was made in the feeding step after nucleation. Increasing the HEMA content from 0% to 10% by mass results in an increase of ~10-20 ºC in the Tg values of the polymers. When the effect of surfactants on Tg values is investigated by keeping the amount of HEMA constant, a decrease of ~1-2 ºC occurs in Tg values by increasing the amount of anionic surfactants SLS or SLES (according to the total monomer mass) from 0.9% to 6% by mass. The MFFT values for polymer latexes prepared in the studied amounts of HEMA and surfactant changes in the range of 0-7.6 ºC. Increasing the HEMA content from 0 % to 10 % by mass results in an increase in average particle size and PDI values indicate homogeneous distribution. The average particle size determined by DLS in one of the prepared group was 95.30 nm for SBA latex without HEMA, while it was 153.50 nm for latex containing 10% HEMA by mass. In the latex series prepared with SLS or SLES, the particle size decreases significantly with the increasing amount of anionic surfactant, but smaller particles are formed when nonionics are used in addition. PDI data indicate that homogeneous particle distribution is decreased for SLES at 3% and higher amounts and when NP-10 is used as a nonionic surfactant.

Bu çalışmada, 2-hidroksietil metakrilat (HEMA) monomeri kullanılarak yarı kesikli çekirdekli emülsiyon polimerizasyon yöntemi ile bir dizi hidroksil fonksiyonelleştirilmişstiren (Sty)- bütil akrilat (BA)- akrilik asit (AAc) emülsiyon polimerleri (SBA) hazırlanmıştır. HEMA içeriğinin kütlece % 0’dan % 10’a artırılmasıyla polimer lateks yapısı, termal davranışı, film özellikleri ve morfolojisinde meydana gelen değişmeler FT-IR, 1H-NMR,TGA, DSC, MFFT, DLS ve SEM teknikleri kullanılarak belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde anyonik/noniyonik yüzey aktif madde yapısı ve miktarının SBA-HEMA kopolimer lateksin özelliklerinde meydana getirdiği değişmeler incelenmiştir. Monomeremülsiyonuna HEMA ilavesi çekirdek oluşumu sonrasındaki besleme adımında yapılmıştır. HEMA içeriğinin kütlece %0’dan %10’a artırılmasıyla polimerlerin Tg değerlerinde ~10-20 ºC artış oluşmaktadır. HEMA miktarı sabit tutularak yüzey aktif maddelerin Tg değerlerineetkisi araştırıldığında anyonik yüzey aktif maddeler SLS veya SLES miktarlarının (toplammonomer kütlesine göre) kütlece %0,9'dan %6 ya artırılmasıyla Tg değerlerinde ~1-2 ºC azalma meydana gelmektedir. Çalışılan HEMA ve yüzey aktif madde miktarlarındahazırlanan polimer lateksler için MFFT değerleri 0-7,6 ºC aralığında değişmektedir. HEMA içeriğinin kütlece % 0’dan %10’a artırılmasıyla ortalama tanecik boyutunda artış meydanagelmektedir ve PDI değerleri homojen dağılıma işaret etmektedir. Hazırlanan bir grupta DLSile belirlenen ortalama tanecik boyutu, HEMA içermeyen SBA lateks için 95,30 nm ikenkütlece % 10 HEMA içeren lateks için 153,50 nm’dir. SLS veya SLES ile hazırlanan lateksserilerinde artan anyonik yüzey aktif madde miktarı ile birlikte tanecik çapı belirgin şekildeazalmakta fakat, ilave olarak nonyoniklerin kullanılması durumunda daha küçük tanecikleroluşmaktadır. PDI verileri SLES için % 3 ve üzeri miktaralarda ve nonyonik yüzey aktifmadde olarak NP-10 kullanıldığında homojen tanecik dağılımının azaldığına işaretetmektedir.