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

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

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.

Об авторах

С. А. Патлажан

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семенова Российской академии наук

Email: sapat@yandex.ru
119991 Москва, ул. Косыгина, 4

Д. Е. Рощин

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семенова Российской академии наук; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)

119991 Москва, ул. Косыгина, 4; 129337 Москва, Ярославское шоссе, 26

Список литературы

  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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025