실시간 in-situ IR을 이용한 Acrylamide solution 중합의 반응 속도론 연구

Abstract

환경과 산업적인 문제 때문에 많은 연구자들은 수용성 고분자에 관심을 가지게 되었다. 따라서 접합제, 도료, 물 처리제, 종이 섬유의 마무리제 등에 사용되는 polyacrylamide 합성의 반응기구를 연구하기 위해 수용액상에서 개시제로 potassium persulfate를 사용하여 acrylamide 라디칼 중합 반응속도를 연구하였다. 실험은 중합반응동안 분석과정에서 별도의 시료 채취를 하지 않고 장치로부터 직접, 실시간으로 전량분석을 할 수 있는 ReactIR을 장착 한 합성반응기에서 실시하였다. 중합반응이 진행되는 동안 IR spectrum의 1436cm-1, 1329cm-1, 986cm-1 영역에서 점점 증가하거나 감소하는 peak가 관찰되었고, 이것을 GAUSSIAN98 program package를 이용해 계산한 결과 각각 alkene의 C-H bending, alkane C-H bending, alkene의 C-H out of plan bending에 대한 peak임을 알 수 있었다. 이들 peak의 intensity 변화를 관찰 하여 반응 온도와 monomer농도의 변화에 대한 활성화 에너지와 반응 차수를 구하였다. 이 반응 의 활성화 에너지(Ea)는 온도 35-50℃의 범위에서 58.15kJ/mol이 구해졌고, acrylamide 라디칼 중합의 반응 차수는 반감기 법을 이용하여 1.7차로 구해졌다.