بررسی روند تغییرات سرعت واکنش و اجزای واکنش‌دهنده در پلیمریزاسیون رادیکالی با روش‌های آماری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

در این تحقیق با استفاده از روش شبیه‌سازی آماری، روند تغییر سرعت واکنش‌های شروع، انتشار و اختتام برای پلیمریزاسیون استایرن بررسی و تغییرات غلظت اجزای واکنش (شامل غلظت مونومر و شروع‌کننده) مطالعه شده است. همچنین غلظت رادیکال‌های آزاد نیز به عنوان تابعی از درصد تبدیل به‌دست آمده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهند که غلظت مونومر با درصد تبدیل به صورت خطی و غلظت رادیکال با زمان به صورت نمایی کاهش می‌یابد. در حقیقت، فرضیه حالت شبه پایدار برای واکنش‌های بدون اثر ژل در سیستم‌های غیرپیوسته برقرار نیست و غلظت رادیکال‌ها در طول واکنش ثابت نیست. با توجه به کاهش نمایی مقدار شروع‌کننده در یک سیستم پلیمریزاسیون ناپیوسته، کاهش مقدار رادیکال‌های آزاد نیز منطقی است. با توجه به نتایج شبیه‌سازی، سرعت واکنش تجزیه شروع‌کننده نیز با زمان به صورت نمایی و سرعت انتشار به صورت خطی کاهش می‌یابد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Variation in the Rates of Reactions and Concentration of Reactants in Free Radical Polymerization Using Stochastic Methods

چکیده [English]

In the present study, the variation of rates of initiation, propagation, and termination reactions as well as the variation of reactants (including monomer and initiator) were investigated by using stochastic methods. The concentration of free radicals was also depicted as a function of monomer conversion. The results show that the concentration of monomer decreases linearly with conversion while the concentration of free radicals is an exponential function of reaction time. In fact, quasi-steady state assumption is not valid for batch systems in the absence of gel effect and the concentration of free radicals changes during the reaction. Considering the fact that the concentration of initiator exponentially falls during the reaction, the concentration of free radical also drops as the polymerization proceeds. Finally, the rate of initiator decomposition declines exponentially while propagation rate drops linearly.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Radical Polymerization
  • Stochastic Simulation
  • Rate of Reactions
  • Concentration of Free Radical

[1] Najafi M., Mohammadi Y. & Haddadi-Asl V., “Application of monte carlo simulation method in investigation of peculiar free radical copolymerization reactions: Systems with both reactivity ratios greater than unity (rA >1 and rB >1)”, J. Appl. Polym. Sci., Vol. 106, pp. 4138–4147, 2007.

[2] Najafi M., Salami-kalajahi M & Haddadi-Asl V., “Quantitative evaluation of arrangement of monomers in linear binary copolymers using a monte carlo simulation method”, Chinese J. Polym. Sci., Vol. 27, No. 2, pp. 195-208, 2009.

[3] Mohammadi Y., Najafi M. & Haddadi-Asl V., “Comprehensive study of free radical copolymerization using monte carlo simulation method, I: both reactivity ratios less than unity (rA <1 and rB <1)”, Macromol. Theory Simul., Vol. 14, pp. 325-336, 2005.

[4] Zhenghong L., Zhikai C. & Yaotang S., “Monte carlo simulation of propylene polymerization (I) effects of                       impurity on propylene polymerization”, Chinese J. Chem. Eng., Vol. 14, pp. 194-199, 2004.

[5] Al-Harthi M., Soares J.B.P. & Simon L.C., “Dynamic monte carlo simulation of atom-transfer radical polymerization”, Macromol. Mater. Eng., Vol. 291, pp. 993-1003, 2006.

[6] Braunecker W. & Matyjaszewski K., “Controlled/living radical polymerization: Features, developments, and perspectives”, Prog. Polym. Sci., Vol. 32, pp. 93–146, 2007.

[7]. نجفی م.، سلامی کلجاهی م. و حدادی اصل و.، پلیمریزاسیون رادیکالی زنده، شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی، 1386.