نانوكامپوزيت‌هاي كوپليمر قطعه‌اي بر پايه پلي (وينيل استات)- خاك رس تهيه شده به روش پليمرشدن راديكالي انتقال اتم در جا

Poly(vinyl acetate)-Based Block Copolymer/Clay Nanocomposites Prepared by In Situ Atom Transfer Radical Polymerization

پليمرشدن راديكالي انتقال اتم استيرن و متيل متاكريلات در دماي °C 90 با نانوخاك رس و بدون آن (Cloisite 30B) با استفاده از تلومر پلي (وينيل استات) ?- تري‌كلرومتيل‌دار به عنوان درشت آغازگر و كلريد مس و N،N،Nʹ،N"،N"- پنتامتيل دي اتيلن تري آمين به عنوان كاتاليزور انجام شده است. نتايج نشان مي دهد، پليمرشدن مونومرهاي مزبور با مشخصه زنده- كنترل شده پيش مي‌رود. سرعت پليمرشدن متيل متاكريلات در مجاورت خاك رس به طور قابل ملاحظه اي افزايش مي‌يابد. اين افزايش در سرعت پليمرشدن به فعال‌تر شدن پيوند دوگانه مزدوج كربن- كربن مونومر متيل متاكريلات از راه بر هم‌ كنش ميان گروه كربونيل مونومر متيل متاكريلات و بخش هيدروكسيل (Al-O-H) نانوخاك رس و نيز به اثر مثبت نانوخاك رس بر تعادل پويا ميان درشت راديكال‌هاي فعال و گونه‌هاي غيرفعال نسبت داده شده است. سرعت هموپليمرشدن استيرن (مونومر غيركويوردينه شونده با نانوخاك رس) در مجاورت خاك رس اندكي كاهش يافت. اين كاهش سرعت پليمرشدن به وارد شدن بخشي از درشت آغازگر بين لايه‌هاي خاك رس نسبت داده شده است، جايي كه مونومر استيرن كافي وجود ندارد، تا با درشت آغازگر واكنش دهد. نتايج به دست آمده از پراش پرتو X، ميكروسكوپي الكترون عبوري و تجزيه گرماوزن‌سنجي با داده‌هاي سينتيكي كاملاً مطابقت داشته است. نانوكامپوزيت پلي (وينيل استات)- قطعه- پلي استيرن داراي هر دو ساختار لايه‌هاي به‌هم‌چسبيده (ساختار غالب) و ورقه‌اي بود، در حالي كه ساختار غالب در نانوكامپوزيت پلي (وينيل استات)- قطعه- پلي (متيل متاكريلات)، ساختار ورقه‌اي بود.

Atom transfer radical polymerization of styrene (St) and methyl methacrylate (MMA) was performed at 90oC in the absence and presence of nanoclay (Cloisite 30B). Trichloromethyl-terminated poly(vinyl acetate) telomer and CuCl/ PMDETA were used as a macroinitiator and catalyst system, respectively. The experimental results showed that the atom transfer radical polymerization of St and MMA in the absence or presence of nanoclay proceeds via a controlled/living mode. It was observed that nanoclay significantly enhances the homopolymerization rate of MMA, which was attributed to the activated conjugated C=C bond of MMA monomer via interaction between the carbonyl group of MMA monomer and the hydroxyl moiety (Al-O-H) of nanoclay as well as the effect of nanoclay on the dynamic equilibrium between the active (macro) radicals and dormant species. Homopolymerization rate of St (a non-coordinative monomer with nanoclay) decreased slightly in the presence of nanoclay. This could be explained by insertion of a portion of macroinitiator into the clay galleries, where no sufficient St monomer exists due to the low compatibility or interaction of St monomer with nanoclay to react with the macroinitiator. The results obtained from XRD, TEM and TGA analyses were fully in agreement with the kinetic data. Structure of the poly(vinyl acetate)-bpolystyrene nanocomposite was found to be a combination of stacking layers and exfoliated structures while poly(vinyl acetate)-b-poly(methyl methacryale) nanocomposite had an exfoliated structure. This difference in the structure of nanocomposites was attributed to the different capability of the monomers (styrene and methyl methacrylate) to react with the hydroxyl moiety (Al-O-H) of nanoclay.