مقايسه پليمرشدن راديكال آزاد و پليمرشدن راديكالي انتقال اتم استيرن با استفاده از روش مونت‌كارلو با در نظر گرفتن اثر تحرك زنجير

A Comparative Study between FRP and ATRP of Styrene by Monte Carlo Simulation: Effect of Free Radical Mobility

پليمرشدن استيرن با روش راديكال آزاد و هم چنين پليمرشدن راديكالي انتقال اتم در دماي °C105 انجام شده و با استفاده از روش شبيه‌سازي مونت كارلو بررسي شد. تغييرات درجه تبديل، غلظت آغازگر، وزن مولكولي و توزيع وزن مولكولي با پيش رفت واكنش ارزيابي شد. با توجه به نتايج، در يك زمان معين، FRP در مقايسه با ATRP به درجه تبديل بيشتري مي‌رسد. در ATRP، غلظت آغازگر در زمان‌هاي اوليه واكنش به شدت كاهش يافته و به مقدار صفر نزديك مي‌شود. هم‌ چنين مقادير ثابت هاي سرعت اختتام وابسته به طول زنجير با گذشت زمان واكنش كاهش مي‌يابد. در حالي كه در مورد FRP، غلظت شروع‌كننده به طور نمايي با زمان كاهش و ثابت سرعت اختتام با افزايش درجه تبديل افزايش مي‌يابد. در ATRP نمودار تغييرات متوسط عددي و وزني وزن مولكولي تا درجه تبديل‌هاي نسبتا ًزياد خطي است كه بيان‌گر ماهيت زنده پليمريزاسيون مي‌باشد. توزيع وزن مولكولي پليمر حاصل از ATRP بسيار باريك‌تر از پليمر حاصل از روش FRP است.

Styrene polymerization through FRP and ATRP methods was carried out at 110oC, while in-depth studies were performed by Monte Carlo simulation. The changes in monomer conversion, initiator concentration, average molecular weight, and polydispersity index were computed over the course of the polymerization. As the results indicate, compared to ATRP, the FRP reaches higher conversion in a similar reaction time. In addition, the concentration of initiator suddenly drops at the early stages of the ATRP and eventually amounts to zero; chain-length dependent termination rate constant also decreases as the polymerization progresses. However, in case of FRP, the concentration of initiator exponentially falls and termination rate constant rises during the reaction. Furthermore, the average molecular weight increases linearly in the course of ATRP, which testifies the living dynamism of the reaction. Finally, the molecular weight distribution of chains obtained by ATRP process is much narrower.