موضوع مقاله: بسپارش امولسیونی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # بسپارش امولسیونی | مقدمه: بسپارش امولسیونی یا پلیمریزاسیون امولسیونی یکی از انواع فرایند بسپارش است که در آن تکپارها در محیط آبی، به مانند روغن در آب امولسیون می‌شوند. | ## بخش 1: بسپارش امولسیونی | دیگر مواد موجود در محیط واکنش، ماده امولسیون‌کننده و آغازگر واکنش رادیکالی هستند. کاربرد واکنش بسپارش امولسیونی در تولید انواع مختلفی از بسپارهای کلوئیدی و لاتکس کاربرد دارد. از قبیل تولید: لاستیک، پوشش کف، رنگ، چسب، الیاف مصنوعی، فوم پلیمری خیلی محکم، مواد افزودنی برای ساخت مصالح ساختمانی مثل سیمان و بتن، فلوکولنت و مواد لازم برای آزمایش‌های پزشکی. همچنین پلیمرهای کلوئیدی به عنوان استاندارد برای کالیبره کردن اندازه‌گیری و برای آزمایش تئوریهای فیزیک، کلوئیدها و مطالعات تغییرشکل مواد استفاده می‌شوند. فرایند بسپارش امولسیونی به سه صورت زیر امکان پذیر است: پلیمریزاسیون ناپیوسته (Batch): در این فرایند تمام مواد مورد نیاز برای واکنش در ابتدای واکنش اضافه می‌شوند. بسپارش نیمه پیوسته (semi-batch): در این فرایند یک یا تعدادی از مواد واکنش دهنده (معمولاً منومر) به صورت مداوم یا با فواصل زمانی به محیط واکنش اضافه می‌شوند. مزیت این نوع فرایند اینست که کنترل دما بهتر صورت می‌گیرد و همین‌طور درصد ترکیب مونومر در کوپلیمر قابل کنترل است. به‌دلیل این مزایا پلیمریزاسیون نیمه منقطع بیشتر از دیگر انواع فرایندی این واکنش در صنعت استفاده می‌شود. بسپارش پیوسته (continuous): در این فرایند تمام مواد واکنش دهنده به‌طور مداوم به محیط واکنش اضافه می‌شوند و محصول لاتکس به‌طور مداوم از محیط خارج می‌شود. مزایا و معایب واکنش بسپارش امولسیونی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد چون نسبت به روش‌های دیگر بسپارش مزایای زیادی دارد. قابلیت کنترل وزن مولکولی پلیمر وجود دارد، چون متوسط تعداد رادیکالها می‌تواند در طول واکنش ثابت باشد. از آنجاییکه آب به عنوان محیط واکنش استفاده شده‌است واکنش و محصول به محیط زیست صدمه کمتری می‌زنند. | ## بخش 2: بسپارش امولسیونی | با وجود مزایای فراوان واکنش بسپارش امولسیونی این واکنش معایبی نیز دارد: محصول حاوی موادی چون سورفاکتانت و افزودنی‌های دیگر است، که جداسازی آن‌ها مشکل می‌باشد. بسپارش امولسیونی در محیط ناهمگن اتفاق می‌افتد و محیط واکنش حداقل دو فاز دارد، این مسئله باعث مشکلات اجرائی در انجام واکنش می‌شود. مرحلهٔ ۱ در این مرحله، تکپارها به مخلوط آب و سورفکتانت اضافه می‌شوند و قطره‌های منومری می‌سازند. مقدار کمی از منومر بوسیلهٔ پدیدهٔ نفوذ از داخل قطره‌های منومر به داخل مایسل حرکت می‌کند. چپ|قاب|تصویر شماتیک از چگونگی واکنش پلیمریزاسیون امولسیونی وقتی که آغازگرِ واکنش رادیکالی به محیط اضافه می‌شود، آغازگر تجزیه شده و به دو رادیکال تبدیل می‌شود. سپس رادیکالِ اُلیگومری وارد مایسل شده و با منومرها در داخل مایسل واکنش می‌دهد یا در محیط آبی با منومرها واکنش می‌دهد، تا جایی که زنجیرهٔ بسپار آنقدر سنگین شود که دیگر معلق نباشد و در آب تهنشین شود. رادیکالهای اُلیگومری بدین دلیل ورود به مایسل را به ورود به قطرهٔ منومری ترجیح می‌دهند که کل سطح رویهٔ مایسلها از کل سطح رویهٔ قطره‌های منومری بیشتر است. در تصویر شماتیک از چگونگی واکنش پلیمریزاسیون امولسیونی دیده می‌شود که منومرها از قطرهٔ منومری به داخل مایسل حرکت می‌کنند و به زنجیره بسپار درون مایسل اضافه می‌شوند. در پایان مرحلهٔ یک تمام مایسلها دارای هستهٔ پلیمری هستند و وقتیکه غلظتِ سورفکتانت از حد بحرانی برای تهیه مایسل کمتر می‌شود، تشکیلِ ذرات متوقف می‌شود و تعداد ذرات ثابت باقی می‌ماند. بسپارش ادامه می‌یابد و منومرها همچنان از قطرهٔ منومری به ذرهٔ بسپار حرکت می‌کنند و غلظت منومر را در ذرهٔ بسپار در حد اشباع نگه می‌دارند. به مرور زمان غلظت منومر در ذرات کاهش یافته و سرعت پلیمریزاسیون کاهش می‌یابد تا جایی که واکنش پایان یابد. عوامل واکنش سورفاکتانت سورفکتانت یا ماده فعال‌کننده سطحی، مولکولی است که دارای دو سر آب دوست و آب گریز است. | ## بخش 3: بسپارش امولسیونی | همان‌طور که در شکل دیده می‌شود این مولکول ۱۲ اتم کربن در دم آلی و یک گروه سولفات در سر آبی خود دارد.چپ|80px|قاب|ساختمان دودسیل سولفات CnH۲n+۱SO۴Na (n≈۱۲) در بسپارش امولسیونی مولکول سورفاکتانت از قسمت آلی به قطره منومری وصل می‌شود و قسمت آبی آن در محیط آبی حل می‌شود. این مسئله باعث می‌شود که قطره‌های منومری در محیط آبی به حالت تعلیق درآید و با مکانیزمی مشابه باعث می‌شود که ذرات بسپارِ در حال رشد تثبیت شوند. در تصویر شماتیک از چگونگی واکنش پلیمریزاسیون امولسیونی مولکولهای سورفکتانت را در سطح قطره منومری و در مایسل می‌بینید. آغازگر واکنش رادیکالی آغازگر واکنش رادیکالی ماده ایست که تجزیه می‌شود و در محیط واکنش تولید رادیکال می‌کند. پتاسیم پرسولفات بافرمول شیمیایی (K۲S۲O۸) آغازگری است که بسیار در واکنش بسپارش امولسیونی استفاده می‌شود. این رآکتور بیشتر برای نوعی از واکنش بسپارش امولسیونی استفاده می‌شود که در آن محصول واکنش ویسکوزیته بالایی داشته باشد.Yoon, W.J. , ۱۳(۱) ۸۸-۹۶ (۱۹۹۶) رآکتور همزن دار می‌تواند به صورت یک واحد یا یک سری متوالی از مخازن دارای همزن باشد. وقتیکه رآکتور همزن دار به صورت حالت پایا کار می‌کند، ذرات محصول به‌طور مداوم تولید می‌شوند. در ابتدای لوله سرعت واکنش بالاست و در انتهای لوله سرعت کم می‌شود و میزان محصول افزایش یافته‌است. مزیت رآکتور لوله‌ای داشتن سطح زیاد برای انتقال حرارت است و چون واکنش بسپارش امولسیونی بسیار گرمازا است، توانایی بالای انتقال حرارت، مزیت مهمی برای این نوع رآکتور است. | ## جمع‌بندی | مزیت دیگر رآکتور لوله‌ای اینست که به‌دلیل اینکه زمان باقی‌ماندن ذرات در رآکتور نسبتاً ثابت است، توزیع اندازهٔ ذرات، طیف کمی را در بر می‌گیرد.