The effect of iodo alkyl chain transfer agents on the seeded emulsion homo- and co-polimerisation of styrene and butyl acrylate
Date
1999
Authors
Beyers, Cornelis Petrus
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: A free-radical polymerisation process, which has characteristics of a living polymerisation
system, as it is capable of producing polymers of pre-determined molecular masses with a
narrow molecular mass distribution, is discussed. It is also possible to make blockcopolymers
by adding adding different monomers. The basic objective was to describe,
discuss and explain the results of the effects of alkyl iodides as chain transfer agents on
the seeded emulsion homo- and co-polymerisation of styrene and butyl acrylate.
lodoacetonitrile and 1-phenylethyliodide were used as alkyliodides, acting as degenerative
chain transfer agents.
First, the effects of these alkyl iodides as chain transfer agents on the molecular mass,
molecular mass distribution, glass transition temperature, conversion and particle size for
the seeded emulsion polymerisation of styrene were studied. Second, the effects of alkyl
iodides as chain transfer agents on the kinetics of radical emulsion polymerisation,
especially the average amount of radicals per latex particle, were investigated. Third, the
possibility of producing block-copolymers by emulsion polymerisation, using alkyl iodides
as chain transfer agents, was investigated.
To the best of the author's knowledge, results of work carried out in this study offer the first
proof that the "living"/controlled radical polymerisation of styrene, with alkyl iodides as
chain transfer agents, can be successfully carried out in emulsion. Addition of different
alkyl iodides as chain transfer agents, in different concentrations, led to marked changes in
the molecular mass, molecular mass distribution, glass transition temperature, conversion
and particle size for the seeded emulsion polymerisation of styrene. The molecular
masses of the polystyrene that was produced ranged from 156 to 663 577 while the
average molecular mass distribution was below 2. Addition of these alkyl iodides to a
seeded styrene polymerisation under zero-one conditions led to an average number of
free radicals per latex particle that was greater than 1. A styrene seed latex with functional
iodine end-groups was created and was successfully co-polymerised with butyl acrylate
to produce a perfect styrene-butyl acrylate block-copolymer.
This work has industrial importance as it allows the molecular mass, molecular mass
distribution and particle size of polymers to be controlled. These factors are directly
related to their micro- and macrostructure of polymers.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die vrye-radikaal polimerisasie proses wat die eienskappe van In lewendige polimerisasie sisteem toon, omdat dit moontlik is om 'n polimeer met voorafbepaalde molekulêre massas en 'n baie klein molekulêre massa verspreiding te berei, is bespreek. Dit is ook moontlik om, deur die byvoeging van 'n tweede monomeer, 'n blok ko-polimere te maak. Die doel was om die effekte wat alkieljodiede as ketlingoordragagente op die "seed" homo- en ko-polimerisasie van stireen en butiel akrielaat gehad het te beskryf en te verklaar. Jodoasetonitriel en 1-fenieletieljodied is gebruik as degeneratiewe kettingoordragagente. Eerstens is die uitwerking van hierdie alkieljodiede as kettingoordragagente op die molekulere massa, molekulere massa verspreiding, glas oorgang temperatuur, opbrengs en partikelgrote van die "seed" emulsie polimerisasie van stireen bestudeer. Tweedens is na die uitwerking van alkiekjodiede op die kinetika van In emulsie radikaal polimerisasie gekyk met spesifieke 1<lem op die gemiddelde aantal radikale per emulsie partikel. Derdens is die moontlikheid om blok ko-polimere te berei ondersoek. Na die beste van die outeur se wete is die resultate van hierdie studie die eerste bewys dat die "Iewendige"/gekontroleerde radikaal polimerisasie van stireen met alkieljodiede as ketlingoordragagente suksesvol in emulsie polimerisasie uitgevoer kan word. Die byvoeging van verskillende alkieljodiede, in verskillende konsentrasies, het aanleiding gegee tot opmerklike veranderinge in die molekulere massa, molekulere massa verspreiding, glas oorgang temperatuur, opbrengs en partikelgrote van die "seed" emulsie polimerisasie van stireen. Die molekulere massas van die bereide polistiereen het gewissel tussen 156 en 663 577 en die gemiddelde molekulere massa verspreiding was onder 2. Byvoeging van die alkieljodiede by die "seed" polimerisasie van stireen onder zero-een toestande het In gemiddelde aantal radikale per emulsie partikel van bo 1 gelewer. In Funksionele "seed" emulsie met jodium eindgroepe was geproduseer na 'n suksesvolle ko-polimerisasie met butiel akrielaat en 'n perfekte stireen-butiel akrilaat kopolimeer is verkry. Hierdie werk het industriele belang aangesien dit die beheer van molekulere massa, molekulere massa verspreiding en partikelgrote moontlik maak wat 'n direkte effek het op die mikro- en makro strukture van die polimeer.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die vrye-radikaal polimerisasie proses wat die eienskappe van In lewendige polimerisasie sisteem toon, omdat dit moontlik is om 'n polimeer met voorafbepaalde molekulêre massas en 'n baie klein molekulêre massa verspreiding te berei, is bespreek. Dit is ook moontlik om, deur die byvoeging van 'n tweede monomeer, 'n blok ko-polimere te maak. Die doel was om die effekte wat alkieljodiede as ketlingoordragagente op die "seed" homo- en ko-polimerisasie van stireen en butiel akrielaat gehad het te beskryf en te verklaar. Jodoasetonitriel en 1-fenieletieljodied is gebruik as degeneratiewe kettingoordragagente. Eerstens is die uitwerking van hierdie alkieljodiede as kettingoordragagente op die molekulere massa, molekulere massa verspreiding, glas oorgang temperatuur, opbrengs en partikelgrote van die "seed" emulsie polimerisasie van stireen bestudeer. Tweedens is na die uitwerking van alkiekjodiede op die kinetika van In emulsie radikaal polimerisasie gekyk met spesifieke 1<lem op die gemiddelde aantal radikale per emulsie partikel. Derdens is die moontlikheid om blok ko-polimere te berei ondersoek. Na die beste van die outeur se wete is die resultate van hierdie studie die eerste bewys dat die "Iewendige"/gekontroleerde radikaal polimerisasie van stireen met alkieljodiede as ketlingoordragagente suksesvol in emulsie polimerisasie uitgevoer kan word. Die byvoeging van verskillende alkieljodiede, in verskillende konsentrasies, het aanleiding gegee tot opmerklike veranderinge in die molekulere massa, molekulere massa verspreiding, glas oorgang temperatuur, opbrengs en partikelgrote van die "seed" emulsie polimerisasie van stireen. Die molekulere massas van die bereide polistiereen het gewissel tussen 156 en 663 577 en die gemiddelde molekulere massa verspreiding was onder 2. Byvoeging van die alkieljodiede by die "seed" polimerisasie van stireen onder zero-een toestande het In gemiddelde aantal radikale per emulsie partikel van bo 1 gelewer. In Funksionele "seed" emulsie met jodium eindgroepe was geproduseer na 'n suksesvolle ko-polimerisasie met butiel akrielaat en 'n perfekte stireen-butiel akrilaat kopolimeer is verkry. Hierdie werk het industriele belang aangesien dit die beheer van molekulere massa, molekulere massa verspreiding en partikelgrote moontlik maak wat 'n direkte effek het op die mikro- en makro strukture van die polimeer.
Description
Thesis (MSc) -- Stellenbosch University, 1999.
Keywords
Polymerization, Polymers, Radicals (Chemistry), Copolymers, Dissertations -- Polymer science, Theses -- Polymer science