بررسی پارامترهای پلیمرشدن استرهای متاکریلیک اسید به‌عنوان بهبوددهنده شاخص گرانروی در روانسازها

فرضیه: محدوده گسترده‌ای از افزودنی‌ها برای ایجاد خواص مدنظر در روانساز استفاده می‌شوند. پلیمرهای بهبوددهنده شاخص گرانروی از جمله مواد افزودنی مهمی هستند که برای اصلاح گرانروی روانساز‌ها در دماهای متفاوت به‌کار می‌روند. پلی‌استرهای متاکریلیک اسید از لحاظ خواص ساختاری در مقایسه با سایر پلیمرهای بهبوددهنده شاخص گرانروی، بهترین انتخاب برای روانساز تخصصی به‌شمار می‌آیند. روش‌ها: در این پژوهش، سنتز استرهای متاکریلاتی و نیز پلیمرشدن محلولی این استرها به روش رادیکال آزاد بررسی شده است. استرهای متاکریلیک اسید از واکنش‌دادن متاکریلیک اسید با الکل‌های نوع اول هگزانول، اکتانول، دکانول ‌و دودکانول در مجاورت سولفوریک اسید، حلال هپتان و هیدروکینون به‌عنوان بازدارنده پلیمرشدن رادیکالی سنتز شدند. ساختار استرهای سنتزی با روش‌های طیف‌بینی بررسی شد. در ادامه، پلیمرشدن محلول رادیکالی این مونومرهای استری در تولوئن انجام شد. اثر دما و مقدارآغازگر و مونومر بر وزن مولکولی پلی‌استرها بررسی شد.  یافته‌ها: نتایج نشان داد، با تغییر مقدار آغازگر از %0.25 به %1.5، وزن مولکولی پلی‌هگزیل‌متاکریلات از 104×6.8 g/mol  بهg/mol 2.9×104 کاهش یافت. همچنین، با انجام واکنش در سه دمای 60، 70 و 80 درجه سلسیوس نشان داده شد که وزن مولکولی پلی‌استرهای متاکریلیکی با افزایش دمای واکنش و کاهش مقدار درصد مونومر در واکنش پلیمرشدن کاهش یافت. مطالعات tga و dsc مشخص کرد، با افزایش طول زنجیر آلکیلی گروه استر پلی‌آکریلات، پایداری گرمایی و دمای انتقال شیشه‌ای نمونه‌های پلیمری نیز کاهش یافته است. با مطالعه خواص رئولوژی استرهای پلی‌متاکریلیک اسید در دو روغن پایه مختلف، اثر غلظت پلیمر و طول زنجیر استر بر شاخص گرانروی بررسی شد. نتایج نشان داد، با افزایش %4 پلی‌اکتیل متاکریلات به روغن پایه sn350، شاخص گرانروی روغن از 115.6 به 129.3 واحد افزایش یافت.

Polymerization Parameters of Methacrylic Acid Esters as Viscosity Index Improvers in Lubricants

Hypothesis: A wide range of additives can be utilized to create desirable properties in lubricants. Polymers, as viscosity index improvers, are important additives in oils to improve their viscosity at different temperatures. Polymethacrylic esters due to their structural properties in comparison with other polymers are the best choice as special lubricants. Methods: The synthesis and solution polymerization of methacrylate esters have been conducted to end use as viscosity index improver in lubricants. Methacrylic acid esters were synthesized by reacting methacrylic acid with primary alcohols like hexanol, octanol, decanol and dodecanol in presence of sulfuric acid, heptane solvent and hydroquinone as a radical polymerization inhibitor. The structure of the synthesized esters was determined by spectroscopic methods. Further, the radical polymerization of these ester monomers was carried out in toluene. The effect of temperature, initiator amount and monomer percentages on molecular weight of polymers was investigated.Finding: The results show that by changing the initiator amount from 0.25 to 1.5%, the molecular weight of polyhexylmethacrylate at 6.8×104 was dropped to 2.9×104g/mol. Also, in polymerization reaction, it is shown that the molecular weight of poly(hexyl metacrylate) decreases with increasing temperature and the reduction in monomer content. TGA and DSC studies show that with increasing the length of the alkyl chain of the ester group, the thermal stability and glass transition temperature of the prepared polymers are decreased. By studying the rheological properties of polymethacrylate esters in two different base oils, the effect of polymer concentration and ester chain length was noted in relation to oil viscosity index.