Effect of viscosity changes of reaction mixture on the kinetics of formation of linear living polymer

• Autorzy: Gawdzik A. , Mederska A. , Mederski T.

Warianty tytułu

PL

Wpływ wzrostu lepkości środowiska reakcyjnego na kinetykę procesu powstawania polimeru liniowego w polimeryzacji żyjącej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

n the studies presented herein an attempt to include the impact of the increase in viscosity of the reaction mixture on the kinetics of living polymers formation was carried out and this effect should be included in the numerical calculations. The presented method of solving the equations system of mass balance allows a determination of values of the kinetic parameters of polymerization by introducing a correction factor and a partial reaction rate constant. This move enabled a simplification of the mathematical expressions describing the polymerization process and a possibility of connecting the kinetic parameters with the average molar mass of the system and thus – with the viscosity of the reaction mixture. The presented method enables studies on the polymerization processes in cases, when the rate of reaction dśs not depend on the viscosity increase or rate of reaction depends on the viscosity increase and on the average molecular mass.

PL

Praca prezentuje wpływ wzrostu lepkości mieszaniny reakcyjnej na kinetykę tworzenia polimeru liniowego w procesie polimeryzacji żyjącej 2-fenylo-2-oksazoliny. Efekt wzrostu lepkości mieszaniny reakcyjnej wskutek procesu polimeryzacji uwzględniono w obliczeniach numerycznych. W pracy przedstawiono metodę rozwiązywania układu równań bilansu masy procesu polimeryzacji żyjącej 2-fenylo-2-oksazoliny, pozwalającą na wyznaczenie parametrów kinetycznych procesu polimeryzacji. Możliwość wyznaczenia parametrów kinetycznych reakcji polimeryzacji osiągnięto przez wprowadzenie tzw. cząstkowej stałej szybkości reakcji. Wprowadzenie cząstkowej stałej szybkości reakcji pozwoliło na znaczne uproszczenie wyrażeń matematycznych opisujących proces polimeryzacji oraz dało możliwość powiązania parametrów kinetycznych ze średnią masą molową mieszaniny, a przez to z lepkością układu reakcyjnego. Przedstawiona metoda pozwala analizować proces polimeryzacji żyjącej polimerów liniowych, nie tylko gdy zmienia się lepkość mieszaniny reakcyjnej, ale również gdy lepkość jest stała lub gdy parametry kinetyczne nie zależą od lepkości, a zależą od mas molekularnych poszczególnych reagentów.

Słowa kluczowe

EN

kinetics of polymerization; reaction rate constant; linear polymer; viscosity; living polymerization

PL

kinetyka polimeryzacji; stała szybkości reakcji; polimer liniowy; lepkość; polimeryzacja żyjąca

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 19, nr 11
• Strony: 1393--1403
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Gawdzik A.

• Department of Process Engineering, Opole University, ul. R. Dmowskiego 7–9, 45–365 Opole, Poland, phone/fax: [phone],

autor

Mederska A.

• Department of Process Engineering, Opole University, ul. R. Dmowskiego 7–9, 45–365 Opole, Poland, phone/fax: [phone],

autor

Mederski T.

• Department of Process Engineering, Opole University, ul. R. Dmowskiego 7–9, 45–365 Opole, Poland, phone/fax: [phone],

Bibliografia

• [1] Florjańczyk Z, Penczek S, editors. Chemia polimerów, t. 1–3. Warszawa: Oficyna Wyd Politechniki Warszawskiej; 1995.
• [2] Greszta D, Mardare D, Matyjaszewski K. “Living” radical polymerization. 1: Possibilities and limitations. Macromolecules. 1994;27(3):638-644. DOI: 10.1021/ma00081a002.
• [3] Li C, Koga T, Li C, Jiang J, Sharma S, Narayanan S, et al. Viscosity measurements of very thin polymer films. Macromolecules. 2005;38(12):5144-5151. DOI: 10.1021/ma050440g.
• [4] Sato N, Ito S, Yamamoto M. Molecular weight dependence of shear viscosity of a polymer monolayer: evidence for the lack of chain entanglement in the two-dimensional plane. Macromolecules. 1998;31(8):2673-2675, DOI: 10.1021/ma971176x.
• [5] Flory PJ. Principles of Polymer Chemistry. Ithaca: Cornell University Press; 1953.
• [6] Flory PJ. Spatial configuration of macromolecular chains. Nobel Lecture. Stanford, California: Stanford University; December 11, 1974.
• [7] Saunders JH, Frisch KC. Polyurethanes: Chemistry and Technology. Part II: Technology (High Polymer, vol XVI). New York: Interscience (Div of J Wiley); 1964.
• [8] Wang J, Grimaud T, Matyjaszewski K. Kinetic study of the homogeneous atom transfer radical polymerization of methyl methacrylate. Macromolecules. 1997;30:6507-6512. DOI: 10.1021/ma970636j.
• [9] Saegusa T, Ikeda H, Fujii H. Isomerization polymerization of 2-oxazoline. IV: Kinetic study of 2-methyl-2-oxazoline polymerization. Macromolecules. 1972;5(4):359-362. DOI: 10.1021/ma60028a005.
• [10] Król P, Gawdzik A. Model studies on polyurethane synthesis reaction. Part I: Assumptions for mathematical model for step-growth plyaddition process. Polym J Appl Chem. 1998;42(3-4):223-238.
• [11] Król P, Gawdzik A. Model studies on polyurethane synthesis reaction. Part II: Estimation of model parameters simulation of the gradual plyaddition process. Polym J Appl Chem. 1999;43(1-2):107-124.
• [12] Król P. Studia nad kinetyką reakcji otrzymywania liniowych poliuretanów. Rozprawy habilitacyjne nr 292. Kraków: Uniwersytet Jagielloński; 1995.
• [13] Smoluchowski M. Versuch einer mathematischen Theorie der Koagulationskinetik kolloider Lösungen. Z Phys Chem. 1917;92:129-168.
• [14] Hoogenboom R, Fijten MWM, Paulus Renzo M, Thijs Hanneke ML, Hoeppener S. Accelerated pressure synthesis and characterization of 2-oxazoline block copolymers. Polymer. 2006;47(1):75-84. DOI: 10.1016/j.polymer.2005.11.025.