Generation of latex particles and phase formation in a heterogeneous static monomer–water system

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The aim of this work is to find new ways to synthesize latexes (polymer suspensions) with a given size and surface structure of particles. The need for such latexes is not large-scale, but their development and production are extremely important for the development of high technologies. Monodisperse latexes are especially valuable in immunological diagnostics of a wide range of diseases. The article presents the results of studies of the nucleation of latex particles in a heterogeneous monomer–water system. The results of these studies made it possible to find conditions for the reproducible synthesis of monodisperse polystyrene latexes. In order to change the surface structure of latex particles, cetyl alcohol was dissolved in the initial monomer phase (styrene). The article presents the results of electron microscopic studies of the synthesized latexes. Nano crystals of this alcohol are clearly visible on the surface of the latex particles. It is suggested that, in deep monomer conversions, the process of crystallization of cetyl alcohol begins in polymer-monomer particles.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. А. Hovhannisyan

Научно-технологический центр органической и фармацевтической химии НАН РА

Author for correspondence.
Email: hovarnos@gmail.com
Armenia, 0014, Ереван, пр. Азатутян, 26

G. K. Grigoryan

Научно-технологический центр органической и фармацевтической химии НАН РА

Email: hovarnos@gmail.com
Armenia, 0014, Ереван, пр. Азатутян, 26

A. G. Nadaryan

Научно-технологический центр органической и фармацевтической химии НАН РА

Email: hovarnos@gmail.com
Armenia, 0014, Ереван, пр. Азатутян, 26

N. H. Grigoryan

Научно-технологический центр органической и фармацевтической химии НАН РА

Email: hovarnos@gmail.com
Armenia, 0014, Ереван, пр. Азатутян, 26

References

  1. Harkins W.D. General theory of mechanism of emulsion polymerization. II // J. Polym. Sci. 1950. V. 5. P. 217–251. https://doi.org/10.1002/pol.1950.120050208
  2. Fitch R.M., Tsai C.H. Homogeneous nucleation of polymer colloids: the sole of soluble oligomeric radicals //Amer. Chem. Soc. Polym. Prep. 1970. V. II. P. 811–816.
  3. Hansen F.K., Ugelstad J. Particle nucleation in emulsion polymerization. I. Theory for homogeneous nucleation // J. Polym. Sci., Polym. Chem. Ed. 1978 V. 16. № 8. P. 1953–1979. https://doi.org/10.1002/pol.1978.170160814
  4. Grant T.D. Shouldice, Gerald A. Vandezande, Alfred Rudin. Practical aspects of the emulsifier-free emulsion polymerization of styrene // Eur. Polym. J. 1994. V. 30. № 2. P. 179–183. https://doi.org/10.1016/0014-3057(94)90157-0
  5. Ali Safinejad, Saeed Pourmahdian, Behzad Shirkavand Hadavand. Emulsifier-free emulsion polymerization of acrylonitrile-butadiene-carboxylic acid monomers: a kinetic study based on polymerization pressure profile // J. Dispers. Sci. Technol. 2020. V. 41. № 2. P. 157–167. https://doi.org/10.1080/01932691.2018.1496835
  6. Chad E. Reese, Sanford A. Asher. Emulsifier-free emulsion polymerization produces highly charged, monodisperse particles for near infrared photonic crystals // J. Colloid Interface Sci. 2002. V. 248. № 1. P. 41–46. https://doi.org/10.1006/jcis.2001.8193
  7. Прокопов Н.И., Грицкова И.А., Черкасов В.P., Чалых А.Е. Синтез монодисперсных функциональных полимерных микросфер для иммунологических исследований // Успехи химии, 1996. Т. 65. № 2. С. 178.
  8. Oganesyan A. Free radical polymerization and phase formation in heterogeneous monomer/water systems // Doctoral (Chem.) Dissertation, Moscow, Inst. of Fine Chemical Technology, 1986. (in Russ)
  9. Tauer K., Hernandez H., Kozempel S., Lazarev O., Nazaran P. Towards a consistent mechanism of emulsion polymerization – new experimental details // Colloid Polym. Sci. 2008. V. 286. P. 499–515. https://doi.org/10.1007/s00396-007-1797-3
  10. Прокопов Н.И., Грицкова И.А., Кирютина О.П., Хаддаж М., Tауер K., Koземпел С. Изучение механизма безэмульгаторной полимеризации стирола // Высокомолек. Соед. Б. 2010 Т. 52. № 6. С. 1043–1049.
  11. Goodall A.R., Wilkinson M.C., Hern J. Mechanism of emulsion polymerization of styrene in soap-free systems // J. Polym. Sci., Polym. Chem. 1977. V. 15. P. 2193–2218. https://doi.org/10.1002/pol.1977.170150912
  12. Peter A. Lovell, F. Joseph Schork. Fundamentals of emulsion polymerization // Biomacromolecules. 2020. V. 21. № 11. P. 4396–4441. https://doi.org/10.1021/acs.biomac.0c00769
  13. Ryu M., Kimber J.A., Sato T., Nakatani R., Hayakawaa T., Romano M., Pradere C., Hovhannisyan A.A., Kazarian S.G., Morikawa J. Infrared thermo-spectroscopic imaging of styrene radical polymerization in microfluidics // Chem. Eng. J. 2017. V. 324. № 15. P. 259–265. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.05.001
  14. Kuzmin A.O., Parmon V.N., Pravdina M.Kh., Yavorskii A.I., Yavorskii N.I. Mass transfer in a medium with a rapidly renewed interface // Theor. Found. Chem. Eng. 2006. V. 40. P. 225–232. https://doi.org/10.1134/S0040579506030018
  15. Hovhannisyan A. A., Grigoryan G.K, Khaddazh M., Grigoryan N.G. On the mechanism of latex particles formation in polymerization in heterogeneous monomer-water system // J. Chem. Chem. Eng. 2015. V. 9. P. 363–368. https://doi.org/10.17265/1934-7375/2015.05.009
  16. Morawetz H. Macromolecules in solutions. M.: Mir. 1967. P. 398. (in Russ)
  17. Oganesyan A.A., Grigoryan, G.K., Khaddazhb M., Gritskova I.A., Nadaryan A.G. Polymerization in the static heterogeneous system styrene-water in the presence of methanol // Theor. Found. Chem. Eng. 2013. V. 47. P. 600–603. https://doi.org/10.1134/S0040579513050230

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. A picture of the change in turbidity of the aqueous phase at the initial stage of polymerization.

Download (69KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Photographs of test tubes in which polymerization was carried out in semi-static (test tube 1) and static (test tube 2) mode.

Download (140KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Electron microscopic photograph of polystyrene latex synthesized in semi-static monomer-water system.

Download (199KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Particle diameter distribution of latex synthesized in semi-static styrene-water potassium persulfate solution system.

Download (60KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Appearance of CS crystals in styrene block polymer when the temperature was lowered to 5°C.

Download (100KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Crystallization of CS in styrene when the solution temperature was lowered to 5°C. The concentration of CS in styrene is 6%.

Download (61KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Electron microscopic photographs of polystyrene latex synthesized in the presence of 6% CS in styrene.

Download (137KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Electron microscopic photograph of diluted polystyrene latex synthesized in the presence of 2% CS in styrene.

Download (98KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».