SÜSPANSİYON (BONCUK) POLİMERİZASYONU

Her monomer damlası küçük bir blok polimerizasyon sistemini andırır.

İlk kez Hoffman ve Delbruch 1909’da süspansiyon polimerizasyonunu geliştirdi. Monomer fazının hacim kesri çoğunlukla 0.1-0.5 aralığı içindedir. Polimerizasyon reaksiyonları düşük monomer hacim kesirlerinde yürütülebilir, fakat çoğunlukla ekonomik olarak uygulanabilir değil. Daha yüksek hacim kesirlerinde, sürekli fazın konsantrasyonu damlalar arasındaki boşluğu doldurmak için yeterli olmayabilir. Polimerizasyon damla fazında ilerler ve çoğu durumda serbest radikal mekanizma ile gerçekleşir.

POLİMERİK STABİLİZÖRLER (SÜSPANSE EDİCİ MADDELER) Süspanse edici maddeler ya da ajanlar iki fonksiyona sahiptir:  Damla yüzeyindeki ara yüzey gerilimini azaltmak Damlalar ya da taneciklerin birleşmelerini engellemek için damla ya da taneciğin etrafında koruyucu tabaka oluşturmak -Jelatin, metil sellüloz, poli(vinil alkol) gibi suda çözünür organik polimerler -elektrolitler -kaolin, magnezyum silikatlar, aluminyum hidroksit gibi suda çözünmeyen inorganik bileşikler

Çalkalama ne sağlıyor? (a) damla/parçacık dağılması için gerekli shear gerilimi (b) polimerizasyon karışımında damlaların/parçacıkların homojen dağılımı için gerekli akış

POLİMERİN ÇÖZÜNMESİ Polimer monomerde çözünüyorsa, yüksek dönüşümlerde sert küreler, düşük dönüşümlerde damlalar halinde jel oluşur. Polimer monomerde çözünmüyorsa, damlalar içinde çökelme meydana gelir ki bu opaklığın (bu sık sık düzensiz biçimli parçacıkların) oluşumuyla sonuçlanır. Eğer polimer, monomer karışımında kısmen çözünüyorsa, son ürünün bileşiminin tahmin edilmesi zorlaşabilir

POLİMERİZASYON ŞARTLARI VE KİNETİK Genelde süspansiyon polimerizasyonundaki reaksiyon kinetiklerinin herhangi bir monomer seyrelticinin yokluğunda bulk faz kinetiğiyle iyi uyum gösterdiği bulunmuştur. Bu gözleme göre süspansiyon polimerizasyonunda, emülsifikasyon şartlarının (çalkalama şartları, emülsiyon damla büyüklüğü ve konsantrasyon /stabilizörün türü) reaksiyon kinetiği üzerinde az bir etkiye sahip olduğu görülmektedir. Bu nedenle süspansiyon reaksiyonunu tasarlamada en önemli nokta, tercihen tekdüze boyut dağılımına sahip kararlı bir emülsiyonun oluşumudur.

AVANTAJLAR-DEZAVANTAJLAR Ayırma çözelti polimerizasyonundan daha kolay Isı denetimi oldukça kolaydır. (Su fazı ısı transferi ortamıdır. Su sürekli faz olduğu için, viskozite monomer polimere dönüştükçe çok az artar, bu nedenle ısı transferi çok iyidir. ) Elde edilen polimerik ürünün, yıkanıp kurutulması ve katkı maddelerinden arıtılması gerekir.

Uygulama alanı Bu polimerizasyon tekniği endüstiride büyük miktarlarda polimer üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu polimerizasyon sonucu polimerizasyon şartlarına bağlı olarak 50 – 1000 mikrometre çapında, gözenekli veya gözeneksiz partiküller elde edilir. Ayrıca en büyük uygulamaları kromatografik ayırmada iyon değişim reçinesi ve enzim immobilizasyonu için destek materyal olarak kullanılmalarıdır. Böyle uygulamalar çoğunlukla boncuk yapısında gerekli boyutlarda porların oluşumunu zorunlu kılan büyük parçacık yüzey alanlarını gerektirir. Polimer boncukları monomer fazına polimerizasyon sonunda ekstrakte edilebilen inert seyrelticinin (ya da porogen) katılmasıyla porlu yapılabilir

Vinil asetatın süspansiyon polimerizasyonu için reaksiyon bileşenlerinin oranlar Ağırlık oranları VİNİL ASETAT 100 SU BENZOİL PEROKSİT 0.1 POLİVİNİL ALKOL 0.01

Vinil klorürün süspansiyon polimerizasyonunu gösteren akış şeması