Stiren-metil metakrilat serbest radikal kopolimerizasyonunda monomer reaktiflik oranlarının UV izleme yöntemi ile belirlenmesi
Determination of reactivity ratios of monomers in free radical copolymerization of styrene and methyl methacrylate by UV monitoring
Yazar: AHMET PARIL
Danışman: DOÇ. DR. HUCESTE GİZ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2002
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Kopolimerleşme = Copolymerization ; Metil metakrilat = Methyl methacrylate ; Polimerleşme = Polymerization ; Serbest radikaller = Free radicals ; Stiren = Styrene

Özet:
STİREN - METİL METAKRİLATTN SERBEST RADİKAL KOPOLİMERİZASYONUNDA MONOMER REAKTİFLİK ORANLARININ UV İZLEME YÖNTEMİ İLE BELİRLENMESİ ÖZET Polimer kimyasında amaç istenilen özelliklere sahip malzeme üretimidir. İki farklı monomerin beraberce uzun zincirler vermek üzere polimerleşmesi reaksiyonuna kopolimerizasyon ve oluşan ürüne de kopolimer adı verilir. Kopolimerleşme reaksiyonlarında elde edilecek ürünün bileşimi, özellikleri ve monomerlerin tepkimeye ne hızla girecekleri, kopolimerde yeralan monomerlerin reaktiflik oranlarına bağlıdır. Reaksiyona giren monomerler zincirde reaksiyon hız sabitlerinin oranı olan reaktiflik oranları uyarınca dağılırlar. Oluşan kopolimerin fiziksel özellikleri yapısında bulunan monomerlerin özelliklerini reaktiflik oranlan uyarınca paylaşır. Bu nedenle kopolimer üretiminde monomer reaktiflik oranları en önemli parametrelerdir. Bu reaktiflik oranları geleneksel olarak herbirinden tek bir nokta elde edilen farklı bileşimlerde bir çok polimerizasyon reaksiyonları yapılarak belirlenir. Her deney, sonuç ürünün incelenmesi için ayrıca bir de analiz çalışması gerektirir. Bu da oldukça yoğun emek isteyen bir işlemdir. Serbest radikal polimerleşmesi esnasında monomerde bulunan vinil bağı açılarak monomerler polimere katılır. Polimerleşme süresince ortamdaki monomer azalmasına bağlı olarak buna karşı gelen vinil bandı absorbansı da azalır. Önerdiğimiz çalışmada reaksiyon süresince çeşitli zamanlarda reaksiyon karışımından numune alınarak, önceden belirlenen dalga boylarında UV absorbans azalması incelenir ve böylece monomer ve polimere giren miktar belirlenir. Reaksiyon süresince aynı zamanlarda yapılan gravimetrik örnekleme ise toplam dönüşümün sürekli izlenmesini sağlar. Böylece yöntemin geçerliliği için iki bağımsız ölçüm sağlanmış olur. Bu verilerin kopolimer denkleminin d[Mı] / d[M2] =( [Mı] / [M2] ). (( rı [Mı] + [M2] ) / ( jMa] + r2 [M2] )) çözümlerinde değerlendirilmesi ile reaktiflik oranları bulunur. Bu çalışmada üç farklı konsantrasyonda metil metakrilat ve stiren monomerlerinin serbest radikal polimerizasyonu yöntemi ile kopolimerizasyon reaksiyonları yapıldı. Reaksiyon süresince ortamın UV absorbsiyonunun izlenmesi ve gravimetrik örnekleme ile monomer ve polimer bileşimi tayin edilerek reaktiflik oranlan KT ve EKT metotları ile hesaplandı. KT metodu ile %20 dönüşüm oranına kadar alman noktaların değerlendirilmesi sonucu rs = 0.269 ± 0.09 ve rmma = 0.634 + 0.09 değerleri elde edildi. EKT metodu ile de %60 dönüşüm oranına kadar ele geçirilen veriler hesaba katıldı ve rs= 0.268 ± 0.03 ve rMMA= 0.614 ± 0.03 değerleri bulundu. Sonuçlar literatür değerleri ile karşılaştırıldı.

Abstract:
DETERMINATION OF REACTIVITY RATIOS OF MONOMERS IN FREE RADICAL COPOLYMERIZATION OF STYRENE and METHYLMETHACRYLATE BY UV MONITORING SUMMARY In polymer chemistry, the aim is to produce materials which has specific properties. The reactions that two different monomers undergo polymerization to give long chains are called copolymerization and the product formed is called copolymer. The composition and properties of the resulting copolymer and copolymerization rate depend on the reactivity ratios of constituent monomers. The monomers take part in the polymer chain according to their reactivity ratios. Therefore, monomer reactivity ratios are very important in the copolymer production. Traditionally, reactivity ratios are determined by performing many reactions with different compositions. Only one point is obtained from one reaction. Every experiment needs an analysis to determine the copolymer composition. This procedure requires a lot of work. During free radical polymerization, the vinyl bond disappears. So that throughout the polymerization, the absorbance of the vinyl bond decreases. In this system, samples are withdrawn from the reaction mixture during the reaction and the decrease of UV absorbance is measured at the selected wavelength. Thus, minimum one monomer and the amount of monomer in the polymer can be found. At the same time, gravimetric work provides us the total amount of polymer at each point. The reactivity ratios will then be obtained by solving the copolymer equation; d[Mi] / d[M2] =( \U{\ I [M2] ). (( n [Mi] + [M2] ) / ( \M{\ + r2 [M2] )) In this work, in three different concentrations, methyl methacrylate and styrene was copolymerized with free radical copolymerization and the composition of polymer and monomer was determined by monitoring the UV absorbance of the system during the reaction and reactivity ratios was calculated. The points obtained up to 20% conversion were evaluated by KT method and rs = 0.269 ± 0.09, rMMA=0.634±0.09 were found. Also the points obtained up to 60% conversion by EKT method were evaluated and rs = 0.268 ± 0.03, rMMA=0.614±0.03 were found. Then reactivity ratios were compared to the values in the literature for the same monomer couple. XI