Emulsion polymerization of butyl acrylate, 3. Effect of initiator type and temperature

Abstract

The emulsion polymerizations of butyl acrylate initiated by water-soluble (ammonium peroxodisulfate, AP) and oil-soluble (dibenzoyl peroxide, DBP) radical initiators were investigated. Polymerizations were found to be faster with AP. The size of polymer particles formed and the molecular weights decreased with increasing temperature and increased with conversion. The number of particles was constant in the conversion range from ca. 30 to 100%. The overall activation energy (E0) was found to be ca. 50–60 kJ · mol-1 which is nearly half of that of the bulk polymerization. The activation energy of the AP-initiated polymerization was found to be independent of conversion while that for the DBP-initiated polymerization decreased with conversion, and the decrease was more pronounced beyond 60% conversion. This behavior was discussed in terms of the emulsion and bulk polymerizations and variations of the activation energy for termination with viscosity of the reaction media. Die Emulsionspolymerisation von Butylacrylat mit zwei unterschiedlichen radikalischen Initiatoren - wasserloslichem Ammoniumperoxodisulfat (AP) bzw. olloslichem Dibenzoylperoxid (DBP) – wurde untersucht. Die Polymerisation lief mit AP schneller ab als mit DBP. Die Grose der gebildeten Polymerteilchen und die Molekulargewichte nahmen mit steigender Temperatur ab und mit steigendem Umsatz zu; die Teilchenzahl blieb zwischen 30 und 100% Umsatz konstant. Die Bruttoaktivierungsenergie (E0) war mit 50–60 kJ/mol nur etwa halb so hoch wie bei der Massepolymerisation. Wahrend die Aktivierungsenergie bei der Polymerisation mit AP unabhangig vom Umsatz war, nahm sie bei der Polymerisation mit DBP mit dem Umsatz ab; bei uber 60% Umsatz war diese Abnahme besonders deutlich. Dieses Verhalten wird bezuglich der Mechanismen von Emulsions- und Massepolymerisation und der Abhangigkeit der Aktivierungsenergie des Kettenabbruchs von der Viskositat des Reaktionsmediums diskutiert.