Frontale Polymerisation

Fortschritte in der Polymerchemie haben zur Entwicklung von Monomeren und Initiatoren geführt, die sich ausbreitende Polymerisationsfronten liefern, die durch die Exothermie der Polymerisationsreaktion und den Wärmetransport vom polymerisierten Produkt zum Monomer angetrieben werden. Die Verwendung von Polymerisationsverfahren, die auf dieser Art der Polymerisation basieren, hat viele Anwendungen, einschließlich schnelles Aushärten von Polymeren ohne äußeres Erhitzen, gleichmäßiges Aushärten von dicken Proben, lösungsmittelfreie Herstellung einiger Polymere und Füllen / Versiegeln von Strukturen mit Hohlräumen beliebiger Form ohne Erhitzen die Struktur von außen. Eine wichtige Einschränkung dieses Prozesses besteht darin, dass die Fronten erlöschen, wenn sie versuchen, sich durch Kanäle auszubreiten, die zu eng (wahrscheinlich aufgrund von leitenden Wärmeverlusten) oder zu breit (aus unbekannten Gründen) sind. induzierter Fluss.) Selbst wenn keine Extinktion auftritt, können konvektive und schwimmende Instabilitäten die Struktur und Eigenschaften der resultierenden polymerisierten Materialien sowie die Ausbreitungsraten der Fronten beeinflussen. Der Zweck dieser Arbeit ist es, die Mechanismen der Auslöschung und Instabilität zu bestimmen und dadurch Mittel zu bestimmen, um nützlicheres Produktmaterial bei Erdschwerkraft und µg zu erhalten.

Die Experimente werden in zwei unterschiedlichen Geometrien durchgeführt, insbesondere in Hele-Shaw-Zellen und runden Röhrchen (Abbildung 1), bei Erd- und Mikrogravitation. Unsere Versuche zur Gasverbrennung in Rundrohren mit unterschiedlichem Durchmesser haben aufgrund dieser Prozesse zwei unterschiedliche Extinktionsgrenzen aufgezeigt. Es wird festgestellt, ob dies auch für Polymerfronten gilt. Vergleiche zu Instabilitäten und Extinktionsmechanismen in Flammen und wässrigen autokatalytischen chemischen Reaktionsfronten werden ebenfalls durchgeführt. Die Auswirkungen der Oberflächenspannung zwischen mischbaren Flüssigkeiten (oben diskutiert) werden ebenfalls bewertet (siehe auch Abbildung 2 unten). Die laserinduzierte Fluoreszenz (Abbildung 3) wird verwendet, um Bilder der Polymerisationsfronten zu erhalten. Es werden auch numerische Simulationen der frontalen Polymerisationsfronten sowohl in Hele-Shaw-Zellen als auch in runden Röhrchen durchgeführt.

Figure 1. Schematische Darstellung von Versuchsapparaturen für sich nach oben ausbreitende Fronten in Hele-Shaw-Zellen und sich nach unten ausbreitende Fronten in Röhrchen. Wasserbad und alle gezeigten Diagnosen werden sowohl für Hele-Shaw- als auch für Röhrenapparate verwendet. LDV-System nur für 1g-Tests. Nicht gezeigt: Laserscherinterferometer.

Figure 2. Schematische Darstellung der vorgeschlagenen Auswirkung von Oberflächenspannungsgradienten auf die Strömung entlang der Polymerfront (in Aufwärtsrichtung dargestellt). Beachten Sie, dass die Flussrichtung der konventionellen thermokapillaren Strömung entgegengesetzt ist.

Figure 3. Bilder von Polymerisationsfronten. (a) LIF-Bild unter Verwendung von 20 ppm (nach Masse) BODIPY 493503 Fluoreszenzindikators (von Molecular Probes, Eugene, OR), beleuchtet mit einem 0,5 mm dicken Argonionenlaserlichtblatt mit Aufwärtsausbreitung, ohne Cab-o-sil (Anmerkung) thermische Fahnen, die von Zünddrahtwindungen aufsteigen); (b) LIF-Bild unter Verwendung des BODIPY 493503-Indikators, Abwärtsausbreitung, kein Cab-o-sil (Hinweisfinger von sich nach unten ausbreitenden nicht fluoreszierenden Produkten); (c) LIF-Bild unter Verwendung des BODIPY 493503-Indikators, Abwärtsausbreitung, 0,75 g Cab-o-sil; (d) wie (c), jedoch direktes Bild (nicht LIF). Alle Bilder: Röhrchendurchmesser (B) 18 mm, Mischungszusammensetzung 1,5 g AP, 15 ml HEMA, 15 ml DMSO.


Original Webseite: http://ronney.usc.edu/research/Polymers/Polymers.html

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