Skip to main content
SUPERVISOR
روح اله باقری (استاد راهنما) زهرا جوادی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Fariba Safaei
فریبا صفائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
: Semibatch emulsion polymerisation is widely used for the production of a wide variety of polymer latices such as paints, adhesives, etc. Styrene-acrylic latices are made of styrene and acrylate monomers, which has many advantages. For example, it has wide source of raw materials, high function/price ratio, simple synthetic process and the latex has out-standing water resistance, alkali resistance, scrub resistance and also the paint film has good outdoor durable, adhesive attraction. So the styrene-acrylic latex has been widely used in building coating, metal surface coating and so on.The aim of this work is to synthesis water based ( Buthyl acrylate / Methyl methacrylate / Styrene ) terpolymer emulsions and ( Buthyl acrylate / Methyl methacrylate / Styrene / Clay ) nanocomposites for using in paint industry. So, viscosity, rate of drying, adhesion, flexibility and pencil hardness of latices were investigated. First series of experiments was carried out to reach a polymerization with high conversion (? 98%) by using a base formulation. In these experiments, feeding rate, temperature, initiator and emulsifiers concentration were variable parameters which were found 68gr/h, 85°C, 1wt% and 0.01545mole, respectively. In these series of experiments, Buthyl acrylate / Methyl methacrylate / Styrene monomers had weight ratio of 60/20/20 and the ratio of anionic to nonionic emulsifiers was also 50/50. At the second series of experiments, ratio of ionic emulsifier (sodium lauryl sulfate) to nonionic emulsifier (nonyl phenol polyoxyethylene glycol) at total concentration of 0.01545mole was changed and the properties of the prepared latices were investigated. The results indicated that the latex sample prepared by weight ratio of 30 to 70 of nonionic to ionic emulsifiers showed : 5 B adhesion, 1H pencil hardness, 2 mm flexibility and 7min drying time. These were acceptable properties compared with the other latex samples properties. Thus the effect of Cloisite-15A at various concentrations(1% , 2% , 3% , 4% , 5%) on this latex sample preparation and properties was studied. Mechanical properties of latex films were improved by in situ emulsion polymerization of ( Buthyl acrylate / Methyl methacrylate / Styrene / Clay ) and presence of nano particles on emulsion polymerization increased emulsion viscosity and time of film surface drying because of barrier properties of clay laminates. The highest conversion (? 97%) was obtained using 3wt% of Cloisite-15A. Then, by using a paint formulation made by REEF Company in Isfahan ( Known as Acrylic-367 ), paint samples were prepared. The properties of the nanocomposite paint films were measured. The results showed 5B adhesion, 4H pencil hardness, 2 mm flexibility and 9 min time for drying for paint made by nanocomposite contained 3 wt% Cloisite -15A was known as the best sample for paint application. FTIR spectra of ( Buthyl acrylate / Methyl methacrylate / Styrene / 3 wt% - Cloisite-15A ) nanocomposites showed shift of carbonyl peak from 1732 cm -1 to 1728 cm -1 and Al-O peak from 466 cm -1 to 461 cm -1 compared with the pure latex sample and clay indicating a good interaction between the nanoparticles and polymer segments. DSC results Also showed an increase in glass transition temperature of nanocomposite with 3wt% Cloisite-15A from -7?C to 19.5?C. Key words:Acrylic-Styrene emulsion, Emulsion polymerization, Nanocomposite, Water-based paint.
: پلیمریزاسیون امولسیونی به طور گسترده برای تولید دامنه‌ی وسیعی از لاتکس‌های پلیمری همچون رنگ‌ها، چسب‌ها و... مورد استفاده قرار می‌گیرند. لاتکس‌های اکریلیک-استایرن ساخته شده از مونومرهای اکریلیک و استایرن، مزایای زیادی دارند. برای مثال، منابع وسیعی از مواد خام، نسبت بالای عملکرد به قیمت و فرآیند سنتز ساده داشته و همچنین مقاومت خوبی به آب، مواد قلیایی و سایش نشان می‌دهند. بنابراین، لاتکس‌های اکریلیک-استایرن به طور وسیع در پوشش‌های ساختمانی، پوشش‌های سطح فلزات و موارد دیگر کاربرد دارند. هدف از انجام این تحقیق سنتز لاتکس‌های ( بوتیل اکریلات/ متیل متاکریلات/ استایرن ) و نانوکامپوزیت‌‌های آن‌ها با نانوذرات مونت موریلونیت، جهت کاربرد در صنایع رنگ پایه آبی می‌باشد. به همین دلیل، ویژگی‌های گرانروی، سرعت خشک شدن، چسبندگی، سختی مدادی و انعطاف پذیری لاتکس‌های بدست آمده مورد بررسی قرار گرفتند. در ابتدا با انتخاب یک فرمولاسیون مبنا جهت انجام امولسیون پلیمریزاسیون با درصد تبدیل بالا (98%) ، طی 8 آزمایش پارامترهای نرخ خوراک دهی، دما، غلظت آغازگر و غلظت امولسیفایرها تغییر داده شد و به ترتیب مقادیر gr/h68، °C85، wt%1 و mole01545/0 از این پارامترها برای ادامه‌ی آزمایشات انتتخاب گردید. در تمامی این آزمایشات نسبت وزنی 60/20/20 برای مونومرهای بوتیل اکریلات/ متیل متاکریلات/ استایرن و نسبت وزنی 50/50 برای امولسیفایر آنیونی به غیر یونی ثابت در نظر گرفته شد. در ادامه طی 8 آزمایش و با ثابت در نظر گرفتن مقادیر و شرایط بدست آمده، نسبت امولسیفایر یونی (سدیم لوریل سولفات) به امولسیفایر غیر یونی (نونیل فنول پلی اکسی اتیلن گلایکول) در مجموع غلظت ثابت 01545/0 مول تغییر کرد و ویژگی‌های لاتکس مورد بررسی قرار گرفت. نمونه‌ی لاتکس با نسبت 30 به 70 از امولسیفایر نونیل فنول پلی اکسی اتیلن گلایکول به سدیم لوریل سولفات با چسبندگیB5 ، سختی مدادیH1 ، انعطاف پذیری mm2 و مدت زمان min7 برای خشک شدن سطحی، بهترین نتایج را نشان داد و برای ساخت نانوکامپوزیت‌ها مورد استفاده قرار گرفت. سپس به منظور ارتقاء خواص مکانیکی لاتکس‌ها و همچنین بررسی تاثیر حضور نانوذرات مونت موریلونیت در غلظت‌های مختلف (کلویزیت-A15=1%، 2%، 3%، 4%، 5%) بر درصد تبدیل واکنش، گرانروی و سرعت خشک شدن فیلم لاتکس، سنتز در حضور نانوذرات انجام گرفت. سپس از لاتکس‌های حاوی کلویزیت-A15 طبق فرمولاسیون رنگ ساخته شده در شرکت ریف در اصفهان ( شناخته شده با نام اکریلیک-367 ) نمونه‌های رنگ تهیه گردید. نتایج بدست آمده افزایش 1 تا 3 واحدی در سختی نانوکامپوزیت‌ها نسبت به نمونه‌های بدون نانوذرات را نشان دادند. در نهایت از مقایسه‌ی نتایج، رنگ بر پایه‌ی لاتکس حاوی 3%وزنی کلویزیت-A15 با چسبندگی B5، سختی مدادی H4 و انعطاف پذیری mm2، جهت استفاده در صنایع رنگ پایه آبی مناسب تشخیص داده شد. در طیف FTIR نانوکامپوزیت (بوتیل اکریلات/ متیل متاکریلات/ استایرن/ کلویزیت-A15) ، انتقال پیک‌های مربوط به پیوند کربونیل از عدد موجی cm -1 1732 به عدد موجی‌ cm -1 1728 و پیوند آلومینیوم - اکسیژن رس از عدد موجی cm -1 466 به عدد موجی‌ cm -1 461 نشان دهنده‌ی بر همکنش بین پلیمر و رس می‌باشد. همچنین نتایج مربوط به DSC، افزایش دمای انتقال شیشه‌ای لاتکس حاوی 3% وزنی کلویزیت- A 15 از 5/7- درجه‌ی سانتیگراد به 19 درجه‌ی سانتیگراد را در مقایسه با نمونه‌ی شاهد نشان می‌دهد. کلمات کلیدی : امولسیون اکریلیک-استایرن، پلیمریزاسیون امولسیونی، رنگ پایه آبی،نانوکامپوزیت (اکریلیک/ استایرن/ رس).

ارتقاء امنیت وب با وف بومی