Влияние вихревых течений на свободнорадикальную полимеризацию в микрокапле при инициировании на границе раздела фаз

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Процесс свободнорадикальной полимеризации в микрокапле мономера, движущейся в не совместимом с ней растворе инициатора, исследован теоретически путем численного решения системы кинетических уравнений с учетом диффузии и внутреннего течения мономеров и продуктов реакции. Выявлено существенное влияние образующихся в капле вихревых течений на скорость полимеризации и молекулярно-массовые характеристики формирующихся полимерных цепей. Показано, что увеличение скорости течения вызывает ускорение полимеризации внутри движущейся капли по сравнению с состоянием покоя. Это приводит к заметному снижению индекса полидисперсности и немонотонной зависимости среднечисленной длины цепей от скорости сплошной фазы. Полученные результаты представляют интерес для понимания кинетики формирования полимерных микрочастиц и микроволокон в процессе течения в микрожидкостных устройствах.

About the authors

S. A. Patlazhan

Federal Research Center for Chemical Physics named after N. N. Semenov of the Russian Academy of Sciences

Email: sapat@yandex.ru
119991 Moscow, Kosygina str., 4

D. E. Roschin

Federal Research Center for Chemical Physics named after N. N. Semenov of the Russian Academy of Sciences; National Research Moscow State University of Civil Engineering (NRU MGSU)

119991 Moscow, Kosygina str., 4; 129337 Moscow, Yaroslavskoye highway, 26

References

  1. Andreu A.,Su P.-C.,Kim J.-H.,Ng C.S.,Kim S.,Kim I.,Lee J.,Noh J.,Subramanian A.S.,Yoon Y.-J. //AdditiveManufacturing.2021. V. 44. P. 102024.
  2. Economidou S.N., Douroumis D. // Adv. Drug Delivery Revs. 2021. V. 173. P. 60.
  3. Orcid S.C.L., Orcid R.L., Stampfl J., Gurr M., Mülhaupt R. // Chem. Rev. 2017. V. 117. № 15. P. 10212.
  4. Layani M., Wang X., Magdassi S. // Adv. Mater.2018. V. 30. № 41. P. 1706344.
  5. Zhang J., Xiao P. // Polym. Chem. 2018. V. 9. P. 1530.
  6. Liu C., Huang N., Xu F., Tong J., Chen Z., Gui X., Fu Y., Lao C. // Polymers. 2018. V. 10. P. 6.
  7. Jandt K.D., Mills R.W. // Dental Mater. 2013. V. 29. P. 6 605.
  8. Cadenaro M., Maravic T., Comba A., Mazzoni A., Fanfoni L., Hilton T., Ferracane J., Breschi L. // Dental Mater. 2019. V. 35. № 1. P. e1.
  9. Price R., Ferracane J., Shortall A. // J. Dental Res. 2015. V. 94. № 9. P. 1179.
  10. Moszner N., Hirt T. // J. Polym. Sci., Polym. Chem. 2012. V. 50. № 21. P. 4369.
  11. Palin W.M., Leprince J G., Hadis M.A. // Dental Mater. 2018. V. 34. № 5. P. 695.
  12. Halloran J.W. // Ann. Rev. Mater. Res. 2016. V. 46. № 1. P. 19.
  13. Mondschein R.J., Kanitkar A., Williams C.B., Verbridge S.S., Long T.E. // Biomaterials.2017. V. 140. P. 170.
  14. Odian G. // Principles of polymerization. Hoboken, New Jersey: Wiley, 2004.
  15. Zhu P., Wang L. // Lab. Chip. 2017. V. 17. P. 34.
  16. Kumacheva E., Garstecki P. // Microfluidic reactors for polymer particles. West Sussex: Wiley, 2011.
  17. Serra C., Chang Z.// Chem. Eng. Technol. 2008. V. 31. № 8. P. 1099.
  18. Wang J., Li Y., Wang X., Wang J., Tian H., Zhao P., Tian Y., Gu Y., Wang L., Wang C. // Micromachines.2017. V. 8, P. 1.
  19. Lone S., Cheong I.W. // RSC Adv. 2014. V. 4. P. 13322.
  20. Yang S., Guo F., Kiraly B., Mao X., Lu M., Leong K.W., Huang T.J. // Lab. Chip, 2012. V. 12. P. 2097.
  21. Köhler J.M., März A., Popp J., Knauer A., Kraus I., Faerber J., Serra C. // Analyt. Chem. 2013. V. 85. № 1. P. 313.
  22. Yang C.-H., Wang C.-Y., Huang K.-S., Kung C.-P., Chang Y.-C., Shaw J.-F. // Int. J. Pharmaceutics. 2014. V 463. № 2. P. 155.
  23. Chen P.W., Erb R.M., Studart A.R. // Langmuir. 2012. V. 28. № 1. P. 144.
  24. Polenz I., Brosseau Q., Baret J.-C. // Soft Matter. 2015. V. 11. P. 2916.
  25. Zhang M., Wang W., Ju X., Xie R., Liu Z., Chu L., Chin J. // Appl. Chem. 2017. V. 34. № 11. P. 1240.
  26. Rosselini E., Cascone M.G. // Biomimetics. 2023. V. 8. № 1. P. 74.
  27. Abrishamkar A., Nighaz A., Saadatmand M., Naeimirad M., DeMello A. // Biomicrofluidics. 2022. V. 16. № 6. P. 061504.
  28. Thickett S.C., Gilbert R.G. // Polymer. 2007. V. 48. № 24. P. 6965.
  29. Roshchin D., Patlazhan S., Berlin A. // Eur. Polym. J. 2023. V. 190.P. 112002.
  30. Hadamard J.S. // Comptes rendus de l’Académie des Sciences.1911. V. 152. P. 1735 (in French).
  31. Stone Z.B., Stone H.A. // Physics of fluids, 2005. V. 17. P. 063103.
  32. Mastan E., Zhu S. // Eur. Polym. J. 2015. V. 68. P. 139.
  33. Carswell T., Hill D., Londero D., O’Donnell J., Pomery P., Winzor C. // Polymer. 1992. V. 33. № 1. P. 137.
  34. Stickler M., Panke D., Wunderlich W. // Makromol.Chem. 1987. V. 188. № 11. P. 2651.
  35. Zhao S., Riaud A., Luo G., Jin Y., Cheng Y. // Chem. Eng. Sci. 2015. V. 131. P. 118.
  36. Guido S., Preziosi V. // Adv. Colloid Interface Sci. 2010. V. 161. № 1–2. P. 89.
  37. Moukalled F., Mangani L., Darwish M. // The finite volume method in computational fluid dynamics: an advanced introduction with OpenFoam and Matlab. London:Springer, 2015.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences