จลนพลศาสตร์ของโพแทสเซียมอะคริเลต/อะคริละไมด์โคพอลิเมอไรเซชันโดยกระบวนการอินเวอร์สซัสเพนชัน

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาลักษณะทางจลนพลศาสตร์ของการสังเคราะห์พอลิ (โพแทสเซียมอะคริเลต-โค-อะคริละไมด์) โดยเทคนิคอินเวอร์สซัสเพนชันโคพอลิเมอไรเซชัน โดยใช้สารตั้งต้นโพแทสเซียมอะคริเลต (KA) และ อะคริละไมด์ (AM) เป็นมอนอเมอร์ร่วม พร้อมด้วย เอ็น-เอ็น'3เมทิลีนบิสอะคริละไมด์ (N,N'-MBA) เป็นสารเชื่อมขวาง และมีแอมโมเนียมเพอร์ซัลเฟต ((NH4)2S2O8) เป็นสารริเริ่มปฏิกิริยา ทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิคงที่ 60 ํซ. เวลาที่ทำปฏิกิริยานานสุดเป็น 40 นาที โดยศึกษาร้อยละการเปลี่ยนของมอนอเมอร์เริ่มต้น เพื่อหาความสัมพันธ์กับตัวแผรดังต่อไปนี้ คือ ความเข้มข้นของ (NH4)2S2O8 จาก 0 ถึง 8.7x10 -3 โมล/ลิตร ปริมาณ N,N'-MBA จากร้อยละ 0 ถึง 5x10 -2 โดยโมลของมอนอเมอร์ร่วม จากการศึกษาจลนศาสตร์เพื่อหาอันดับของปฏิกิริยาของงานวิจัยนี้ ได้ศึกษาสองวิธี คือ วิธีดิฟเฟอเรนเชียลและวิธีอินทริเกรต ณ ภาวะการทดลองซึ่งวัดค่าการดูดซึมน้ำได้สูงสุด คือ ที่ปริมาณสารเชื่อมขวางร้อยละ 1.25x10 -2 โดยโมลของมอนอเมอร์ร่วม สัดส่วนโมลของ KA:AM เป็น 40:60 ปริมาณสารริเริ่ม 2.2x10 -3 โมล/ลิตร อุณหภูมิ 60 ํซ. การวิเคราะห์ข้อมูลแบบวิธีดิฟเฟอเรนเชียลได้สมการอัตราคือ -rp alpha CKA1.22 CAM0.57 แสดงว่าอัตราการเปลี่ยนไปเป็นผลิตภัณฑ์ของโพแทสเซียมอะคริเลตสูงกว่าอะคริละไมด์ประมาณ 2 เท่า ส่วนการวิเคราะห์ข้อมูลแบบวิธีอินทิเกรตพบว่าปฏิกิริยาแบ่งเป็นสองช่วง ดังนี้ช่วงเริ่มต้นของปฏิกิริยา โพแทสเซียมอะคริเลตเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์ได้เร็วกว่าอะคริละไมด์ดังสมการ 2KA R ได้ -rp alpha CKA2 ช่วงที่สอง สารอะคริละไมด์เริ่มเปลี่ยนไปเป็นผลิตภัณฑ์และทำปฏิกิริยากับโพแทสเซียมอะคริเลตในสัดส่วนที่เท่ากัน คือ KA + AM R-AM ได้ -rp alpha CKA CAM เมื่อนำผลิตภัณฑ์ที่สังเคราะห์ได้ที่ภาวะการทดลองดังกล่าวข้างต้นและที่เวลา 6, 12, 20, 30 และ 40 นาที ไปวัดค่าการดูดซึมน้ำมีค่า 29+-2, 1101+-56, 1122+-37} 978+-61 และ 803+-119 กรัม/กรัม ตามลำดับ เมื่อปริมาณสารเชื่อมขวางเพิ่มขึ้นจากร้อยละ 1.25x10 -2 ถึง 5x10 -2 โดยโมลของมอนอเมอร์ร่วม ค่ามอดุลัสของโคพอลิเมอร์มีค่า 3x10 -2 ถึง 9x10 -2 พาสคัล ส่งผลให้ค่าการดูดซึมน้ำที่วัดได้มีค่าลดลงจาก 1122+-37 เป็น 700+-41 กรัม/กรัม ที่ภาวะการทดลอง คือ ปริมาณสารริเริ่ม 2.2x10 -3 โมล/ลิตร อุณหภูมิ 60 ํซ. งานวิจัยได้อธิบายปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นทั้งด้านการเกิดปฏิกิริยาโคพอลิเมอร์ไรเซชันและค่าการดูดซึมน้ำของโคพอลิเมอร์ที่ได้