Inverse microemulsion polymerization of acrylamide in the presence of N,N-dimethylacrylamide

Abstract

The presence of N,N-dimethylacrylamide (NDA) influences the stability of initial, clear, single-phase Winsor IV inverse microemulsion composed of toluene/AOT (sodium salt of bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate)/NDA/water/acrylamide (AAm). For a molar fraction of NDA, nNDA = [NDA]/([NDA] + [AAm]) = 0.200 a single-phase system turned to a milky one during polymerization initiated by oil-soluble dibenzoyl peroxide or water-soluble ammonium peroxodisulfate, and finally a two-phase system was formed. For nNDA values greater than 0.200 also the precipitation of a polymeric product was observed during polymerization. The (co)polymerization rate of AAm and NDA exponentially decreases with increasing value of nNDA, while the reverse is true for the (co)polymer particle diameter. The results support the idea of simultaneously proceeding free-radical polymerization initiated by free radicals in continuous oil and dispersed water phase of the inverse microemulsion system. Die Gegenwart von N,N-Dimethylacrylamid (NDA) beeinflust die Stabilitat von klaren, einphasigen inversen Winsor-IV-Mikroemulsionen aus Toluol/AOT (Natriumsalz von Bis(2-ethylhexyl)sulfosuccinat)/NDA/Wasser/Acrylamid (AAm). Wahrend der durch lipophiles Benzoylperoxid oder hydrophiles Ammoniumperoxodisulfat initiierten Polymerisation wird das klare Ein-Phasen-System bei einem NDA-Molanteil von nNDA = [NDA]/([NDA] + [AAm]) = 0.200 milchig trub und bildet schlieslich ein Zwei-Phasen-System. Bei nNDA-Werten uber 0.200 fallt wahrend der Polymerisation auch eine polymere Substanz aus. Die (Co)Polymerisationsgeschwindigkeit von AAm und NDA nimmt exponentiell mit steigendem nNDA-Wert ab, wahrend der Durchmesser der (Co)Polymerteilchen wachst. Diese Ergebnisse stutzen die These einer simultan verlaufenden Radikalkettenpolymerisation, die durch freie Radikale in einer kontinuierlichen Ol- und einer dispergierten wasrigen Phase des inversen Mikroemulsionssystems initiiert wird.