Slide 1

POLIMERISASIHETEROGEN

Polimerisasi emulsi saat ini banyak dimanfaat-kan secara komersial untuk memproduksi ber-bagai jenis polimer. Polimer yang dibuat dengan proses ini addition polymer dan memerlukan inisiator radikal bebas.

Polimerisasi Emulsi

Pada umumnya, sistem polimerisasi emulsi terdiri atas : monomer, dispersing medium, emulsifying agent, Inisiator yang larut dalam air, transfer agent.

Contoh resep polimerisasi emulsi: 180 bagian (b) air, 100 bagian (b) monomer, 5 bagian (b) sabun (emulsifying agent),0.5 bagian (b) of potassium persulfate (inisiator yang larut dalam). Bagaimana komponen-komponen ini terdistribusi dalam sistem?Distribusi Komponen

Sabun adalah garam Na atau K dari asam organik, seperti sodium stearate:[CH3 (CH2)16 C O] Na+ O

RJika sejumlah kecil sabun dimasukkan ke air, maka akan terionisasi:[CH3 (CH2)16 C O] Na+ O[CH3 (CH2)16 C O] + Na+ O

Anion sabun terdiri dari bagian yang tak larut dalam air (R) yang berupa rantai panjang, dan diakhiri oleh bagian yang larut dalam air.HydrophopicgroupHydrophilicgroup

[CH3 (CH2)16 C O] O

First addition of surfactantMore addition of surfactant

More addition of surfactantSurfactant dissolves in the bulk and form an adsorption film at the air/water interfacecolloidal particlesThe micelles remain in dynamic equilibrium with the soap molecules dissolved in water

Micelle bentukbatangMicelle bentuk bola50 100 molekul sabun 1000 3000 2 panjang molekul sabun

Jika monomer yang tidak larut/sedikit larut dalam air diemulsikan dalam air dengan bantuan sabun dan pengadukan, maka akan terbentuk tiga fasa:

Fasa air dengan sedikit sabun dan monomer yang terlarut. Tetesan monomer yang teremulsikan. Micelle (monomer-swollen micelles).

12

Diameter tetesan monomer : 1 m. Ukuran butiran sangat dipengaruhi oleh kecepatan pengadukan.Konsentrasi micelle: 1018 micelle per mlKonsentrasi monomer: 1010 1011 per ml.

Contoh diagram alir polimerisasi emulsi

Konsentrasi surfactantTemperaturKekuatan ionKeberadaaan molekul lainPembentukan agregat dalam air sangat ter-gantung pada beberapa faktor:

Jika inisiator yang larut dalam air, seperti potassium persulfate, ditambahkan ke sistem polimerisasi emulsi, maka senyawa tersebut akan mengalami dekomposisi termal menjadi anion radikal sulfat:Lokasi PolimerisasiS2O8 2 SO4 panas

Anion radikal yang larut dalam air akan bereaksi dengan monomer terlarut dalam fasa air mem-bentuk radikal bebas tipe sabun:SO4 + (n + 1) M S2O4 (CH2 CX2)n CH2 CX250 60C

Lokasi polimerisasi

Alasan mengapa reaksi polimerisasi terjadi dalam micelle:Dimensi micelle 50 100 sementara tetesan monomer > 1 m (10,000 ). Karena rasio luas permukaan/volume bola adalah 3/R, maka micelle memiliki luas pemukaan yang lebih besar. Konsentrasi micelles lebih tinggi daripada tetesan monomer (1018 vs. 1011 per cm3).

Sebelum inisiasi:Dispersing medium, biasanya air, yang mengandung sedikit sabun (emulsifier) dan monomer.Tetesan monomer dengan ukuran 10.000 terpisah akibat stabilisasi oleh molekul emulsifier.Konsentrasi tetesan monomer 10101011 per ml.Tiga tahap polimerisasi

Jika CMC terlampaui, 50 100 molekul emulsifier akan membentuk micelle yang berbentuk bola dengan ukuran 40 50 ; Beberapa micelles terisi oleh lebih banyak monomer dan memiliki ukuran 50 100 ; Konsentrasi micelle 1018 per ml.Tegangan permukaan rendah karena adanya sufactant.

TAHAP I (konversi 1220%):

Konsentrasi molekul monomer terlarut menjadi kecil.Tidak ada emulsifier terlarut.Polimerisasi hanya terjadi dalam partikel monomer-swollen polymer (latex) melalui difusi monomer dari tetesan monomer.Partikel polimer tumbuh, sementara ukuran tetesan monomer berkurang.STAGE II (25 50% conversion):

Tidak ada inti partikel baru (jumlah partikel latex konstan), dan karena konsentrasi monomer konstan, maka kecepatan polimerisasi juga konstan.Akhir dari tahap ini ditandai dengan hilangnya tetesan monomer.

Tidak ada monomer dan emulsifier terlarut, emulsifier micelles, tetesan monomer atau monomer-swollen micelles.Karena tetesan monomer tidak ada, maka kecepatan polimerisasi berhenti, yang ditandai dengan habisnya monomer dalam partikel latex.Di akhir polimerisasi (konversi 100%), sistem mengandung partikel polimer (400800 ) yang terdispersi dalam fasa air.STAGE III (50 80% conversion):

Tahapan dalam polimerisasi emulsi