این ماده درون حلال هایی نظیر تولوئن، بنزن، تترا هیدروفوران (THF) و… قابل حل است. همچنین نقطه ذوب متیل متاکریلات در حدود ۴۸- و نقطه جوش آن در حدود ۱۱۰ گزارش شده است.
در ابتدا پلی متیل متاکریلات به عنوان جایگزین شیشه بطور وسیعی در صنایع پنجره سازی و شیشه­اندازی کاربرد داشت. شرکت های پلیمری با بهره گیری از جدیدترین ماشین آلات و تکنولوژی های پیشرفته حال حاضر دنیا، اقدام به تولید صفحات تخت پلی متیل متاکریلات کرده اند. صفحات پلی متیل متاکریلات کاربرد وسیعی در تهیه و ساخت پنجره های هواپیما دارند. این صفحات بسیارسخت و محکم و از نظر استحکام در برابر ضربه از شیشه مقاوم تر هستند. همچنین ازشفافیتی در حد شیشه وسطحی براق، صیقلی و مقاوم در برابر عوامل جوی و پرتو نور خورشید برخوردارند. علاوه بر استحکام و خواص نوری بالا، درصد جذب رطوبت بسیار کم و مقاومت کششی و الکتریکی خوبی دارند.
حدود ۴۰ تا ۵۰ درصد تولیدات این پلیمر در صنایع اتومبیل سازی، ۳۳ درصد در ساختمان سازی و صنایع روشنایی و بقیه در تولید و طراحیCD، اسباب بازی، لوازم التحریر مثل خودکار، تزئینات و ساخت تندیس و صنایع الکتریکی به کار می روند.
مونومر متیل متاکریلات را به چهار روش مختلف می توان پلیمریزه کرد :
پلیمریزاسیون توده ای^[۳]
پلیمریزاسیون محلولی^[۴]
پلیمریزاسیون امولسیونی^[۵]
پلیمریزاسیون تعلیقی^[۶]
در این پروژه روش تعلیقی، روش مورد نظر ما است.
پلیمریزاسیون تعلیقی
یکی از اهداف مهم در فرآیندهای پلیمریزاسیون دست یابی به وزن مولکولی بالاست که معمولا به ویسکوزیته بالا هم منجر می شود. برای رفع مشکل فوق می توان از واردکردن حلال و یا از محیط های واسطه با ویسکوزیته پایین مثل آب به عنوان فاز پیوسته و پلیمر به عنوان فاز پراکنده استفاده کرد. درحقیقت روش تعلیقی برای جبران نقایص پلیمریزاسیون توده ای به کار می رود. به عبارت دیگر پلیمریزاسیون تعلیقی به سیستم هایی گفته می شود که درآن مونومر به صورت ذرات معلق(فازناپیوسته) در یک فازپیوسته که معمولا آب است پلیمریزه می گردد. در فاز پیوسته از یک پایدارکننده استفاده می شود تا از تجمع ذرات مونومری دراین فاز جلوگیری شود .در ابتدای واکنش، قطرات مونومری، حاوی شروع کننده در فاز پیوسته (آب) پخش می شوند و پلیمریزاسیون در داخل قطرات اتفاق می افتد. درواقع در هر یک از قطرات مونومری پلیمریزاسیون توده ای در حال انجام است.

چون فاز پیوسته در پلیمریزاسیون تعلیقی به عنوان عامل انتقال حرارت عمل می کند، کنترل حرارت سیستم نسبت به پلیمریزاسیون های دیگرنظیر پلیمریزاسیون توده ای آسان تر است. همچنین عدم نیاز به بازیابی حلال از مزایای دیگر این روش نسبت به روش محلولی است. درپایان واکنش، معمولا محصول نهایی به صورت دانه های ریز هستندکه پس از تخلیه راکتور کاملا شسته شده وخشک می شوند. اندازه دانه های پلیمری تولید شده به روش پلیمریزاسیون تعلیقی معمولا در محدوده µm10 تا mm 5 قرار داردکه به دلیل دانه ای شکل بودن برای مصارف خاص استفاده می شوند.
حلالیت مونومر ها در آب اثر قابل توجهی بر سرعت پلیمریزاسیون و وزن مولکولی پلیمر های تولید شده می­ گذارد. به عنوان مثال حلالیت مونومر متیل متاکریلات در آب در حدود %۱٫۸است که از میزان حلالیت مونومر استایرن در آب که در حدود %۰٫۰۶۲ است بسیار بیشتر گزارش شده است [۹].
مهمترین مشکل در این روش، علاوه بر تشکیل پلیمر بر روی دیواره راکتور، تیغه های همزن و بافل­ها چسبندگی ذرات بهم است­که برای جلوگیری از آن باید تغییراتی موثر درعوامل مختلف ایجاد گردد که عبارتند از، دور همزن و غلظت پایدار کننده.
دور همزن
اختلاط مکانیکی محتویات راکتور، به منظور حفظ حالت تعلیق ضروری است. برای پلیمر هایی که در مونومرهای خود حل می شوند، وقفه در هم زدن یا هم زدن بیش از حد یا کمتر از میزان لازم ممکن است سبب تجمع قطرات درحین پلیمریزاسیون گردد. زیرا در طول پلیمریزاسیون، قطرات ناکامل پلیمریزه می­شوند وحالت چسبندگی پیدا می کنند. هم چنین کنترل سرعت برخورد قطرات به یکدیگر وکنترل توزیع و اندازه قطرات پیچیده و بسیار مهم است. به همین دلیل پلیمریزاسیون تعلیقی برای پلیمرهایی همانند الاستومرها که ذاتا چسبنده هستند مناسب نیست زیرا ناخواسته ضمن پلیمریزاسیون به هم می چسبند.
به همین علت در سیستم هایی نظیر پلیمریزاسیون تعلیقی مونومر های متیل متاآکریلات و یا استایرن، مبحث اختلاط مشکل تر خواهد بود. زیرا مونومر ازآب سبک تر است و باید در ابتدای واکنش مونومر از سطح فاز پیوسته به داخل محیط پلیمریزاسیون کشیده شود و با اختلاط در فاز آبی پراکنده شود. در صورتی که در پایان واکنش پلیمر از آب سنگین تر خواهد شد و باید از ته نشین شدن آن جلوگیری کرد تا به محیط پلیمریزاسیون بازگردد.
غلظت پایدار کننده
تشکیل یک قطره پایدار پراکنده معمولا علاوه بر دور همزن به عامل پایدارکننده نیز بستگی دارد. میزان غلظت پایدارکننده بر روی اندازه قطرات تاثیر گذار است. هر چقدر که میزان پایدارکننده افزایش یابد اندازه ذرات ریزتر می شود و بالعکس. اگر عامل معلق ساز کمتر باشد حتی پلیمر هایی که در مونومر خود حل نمی شوند نیز به یکدیگر خواهند چسبید.
در پلیمریزاسیون تعلیقی عوامل پایدارکننده اغلب از مواد پلیمری ویا ذرات معدنی هستند. پایدارکننده عملا یک عامل فعال سطحی^[۷] است که شامل بخش­های آب دوست و آلی دوست می باشد و به صورت لایه ای اطراف مونومر را پوشش می دهد به طوریکه در سطح مشترک آب / مونومر جذب می شود و از انعقاد قطرات به یکدیگر جلوگیری می نماید و آنها را پایدار می سازد. هم چنین کشش بین سطحی راکاهش می­دهد و شکست قطرات را راحت تر می کند [۱۰].
پلی وینیل الکل (PVA) و پلی وینیل پیرولیدون (PVP) و سلولز اترها پایدار کننده های پلیمری معروفی هستند که با ساز و کار پایدارکنندگی فضایی^[۸]، پایداری قطرات را به عنوان فاز پراکنده حاصل می کنند.
پلی وینیل الکل عموما به عنوان پایدارکننده در سیستم های تعلیقی استفاده می شود که درجه هیدرولیز و وزن مولکولی آن بر قدرت پراکندگی و پایدارکنندگی آن موثر است. اگر پلی وینیل الکل به میزان بالایی هیدرولیزشود (بالای %۹۶) به سمت قطبی بودن پیش می رود و رفتار آب دوستی بیشتر درآن دیده می شود. در نتیجه نمی تواند در سطح مشترک آب / مونومر جذب شود و به خوبی مانع انعقاد قطرات از یکدیگر شود و در نهایت منجر به ناپایداری پراکندگی می­گردد. همچنین اگر وزن مولکولی پلی وینیل الکل بالا باشد (بالای ۷۰۰۰۰)، ضخامت لایه پلی وینیل الکل جذب شده بر روی قطرات بیشتر می شود و درنتیجه فعالیت سطحی بر واحد وزن کمتری خواهد داشت. اگر میزان هیدرولیز PVA در حدود %۸۸ و میزان وزن مولکولی آن بیشتر از ۷۰۰۰۰ باشد پراکندگی ها با پایداری متوسط شکل خواهد گرفت و پلیمریزاسیون بدون هیچ مشکلی انجام شده و دانه های پلیمری ایجاد می شوند [۱۱].
تعدادی از رزین های تجاری مهم توسط روش تعلیقی تولید می شوند که عبارتند از :
پلی وینیل کلراید و کوپلیمر های آن.
انواع رزین های استایرن شامل (پلی استایرن ، انواع مشتقات پلی استایرن با خاصیت ضربه پذیری بالا (HIPS) ،پلی استایرن-آکریلو نیتریل (SAN) ، پلی آکریلو نیتریل – بوتادی ان – استایرن(ABS) ، انواع رزین های تبادل یونی استایرنی
پلی متیل متاکریلات و مشتقات آن
پلی وینیل استات و …
سیلیکات های لایه ای
سیلیکات های لایه ای مورد استفاده درتهیه نانوکامپوزیت ها، متشکل از لایه های نازکی هستند که توسط نیروی یون های متقابل به یکدیگر متصل شده اند. هر لایه شامل یک یا دو صفحه چهاروجهی^[۹] (T) و یک صفحه هشت وجهی^[۱۰] (O) است که در صفحه چهاروجهی اتم­های سیلیکون از چهار طرف و در صفحه هشت وجهی اتم­های آلومینیوم از هشت طرف توسط اتم­های اکسیژن احاطه شده اند. صفحات چهاروجهی و هشت وجهی می توانند اتم اکسیژن را با یکدیگر به اشتراک بگذارند اما اتم اکسیژن متصل به گروه ­های هیدروکسیلی (OH) غیر مشترک است[۱۲] .
سیلیکات های لایه ای با فواصل واندر والسی که در بین آنهاست تمایل دارند که از خود دسته هایی تشکیل دهند. به این فواصل بین لایه ای، گالری یا بین لایه ^[۱۱] گویند. ابعاد گالری توسط ساختار کریستالی سیلیکات تعیین می شود. سیلیکات های لایه ای با توجه به ساختار کریستالی و همچنین مقدار و محل بارهای موجود (مثبت و منفی) دسته بندی می شوند. یک نوع از سیلیکات­های لایه ای پر مصرف فیلوسیلیکات­ها^[۱۲] هستند. در فیلوسیلیکات ها هر لایه شامل دوصفحه چهاروجهی و یک صفحه هشت وجهی است که ساختار ساندویچی را تشکیل می دهند. صفحه هشت وجهی به مرکزیت یک اتم آلومینیوم به دوصفحه چهاروجهی سیلیکاتی توسط اتم اکسیژن متصل است که اتم آلومینیوم می تواند توسط اتم هایFe,Cr,Mn,Li,Mg جایگزین شود. این ساختار به نوع ۲:۱ (TOT) شناخته شده است وضخامت هر لایه در حدود nm94/0است وابعاد جانبی آن بسته به منبع خاک رس و روش تهیه آن ممکن است از Å۳۰۰ تاچندین میکرون ویاحتی بیشتر تغییر کند. بنابراین نسبت منظر^[۱۳] (نسبت طول به ضخامت) این لایه ها بالاست ، یعنی مقادیری در حدود ۱۰۰۰ ویا حتی بیشتر ازآن را اختیار می کنند [۱۳].
اگر نیروی الکتروستاتیکی به صورت طبیعی در ساختار۲:۱ باحضورسیلیکون درصفحات چهاروجهی و آلومینیوم در صفحات هشت وجهی و بدون حضور یون های جانشین در بین لایه ها حفظ گردد، به این دسته خاص پیروفیلیت^[۱۴] گویند. عدم حضور یون ها در لایه های داخلی، عدم انبساط لایه ها درون آب را به همراه دارد. در نتیجه پیروفیلیت تنها دارای سطح خارجی است و سطح داخلی ندارد.
هنگامی که کاتیون های یا درصفحه هشت وجهی جانشین کاتیون شوند به آن اسمکتیت^[۱۵] گویند. این جانشینی بین اتم هایی با بار متفاوت روی می دهد و بار مثبت و یا منفی برروی آن ناحیه از ساختار بسته به نوع اتم جایگزین شده به وجود می آید. بارمنفی خلق شده توسط این جانشینی، توسط یون های و درلایه های داخلی به تعادل می رسدکه قابل تعویض با کاتیون های دیگر هم هستند. بارخلق شده به صورت یکسان در همه جای لایه ها وجود ندارد و ازلایه­ایی به لایه دیگر تغییر می­ کند. از آن جاییکه این یون ها در لایه های چهاروجهی قرار نمی گیرند، لایه ها توسط نیروهای نسبتا ضعیفی کنار یکدیگر باقی می مانند و درنتیجه آب یا الکل و سایر مولکول­های قطبی می توانند بین لایه ها وارد شوند و منجر به انبساط فضای بین لایه ای^[۱۶] گردند. این ساختار نیز از نوع ۲:۱ است وکمترین ضخامت فضای بین لایه هایش درحدود nm92/0 گزارش شده است[۱۴].
اسمکتیت ها به سه دسته کلی مونت موریلونیت^[۱۷]، هکتوریت^[۱۸] و ساپونیت^[۱۹] دسته بندی می شوند که از بین آنها مونت موریلونیت بهترین و پرمصرف ترین خاک رس درتهیه نانو کامپوزیت های پلیمری است. این دسته بندی در جدول ۲-۱ نشان داده شده است.
جدول ‏۲‑۱ ساختار شیمیایی خاک های رس­ اسمکتیت رایج، M :کاتیون تک ظرفیتی ، X :درجه جانشینی کاتیون­های هم ریخت درصفحات هشت وجهی [۱۵]