FREE-RADICAL EMULSION COPOLYMERIZATION OF ETHYLENE AND BUTYL ACRYLATE MONOMERS: SYNTHESIS AND PROPERTY EVALUATION. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Master Thesis Alsugae.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 16 February 2026. Download (4MB)

Arabic Abstract

هذه الرسالة تدرس التفاعل التسلسلي والتحليل لمادة الايثيلين والبيوتيل اكريليت عن طريق التفاعل الجزئيات الحرة. أجريت سلسلة من 14 تجربة بدرجات حرارة بلمرة متفاوتة (60 درجة مئوية و70 درجة مئوية و80 درجة مئوية) وضغوط (15 بار و20 بار و25 بار)، إلى جانب تعديلات على تركيز مادة بوتيل اكريليت. أظهرت النتائج أن زيادة كل من درجة الحرارة والضغط يعزز دمج الإيثيلين في العمود الفقري للبوليمر، كما يؤكده التحليل الطيفي أدت هذه الزيادة في محتوى الإيثيلين إلى انخفاض في درجة حرارة شبيهة الزجاج (Tg) مقارنة بالبوليمر المنتج بمادة البيوتيل اكريليت. أشار التحليل الحراري الوزني (TGA) إلى أن زيادة درجة حرارة التفاعل وزيادة ضغط الإيثلين يعزز من الإستقرار الحراري للمادة. علاوة على ذلك، يزداد دمج الإيثيلين مع زيادة ونقصان توافر مادة البولي اكريليت. عندما يتم تقليل تركيز مادة البيوتيل اكريليت. وكشفت الفحوصات المجهرية باستخدام SEM وTEM أن البوليمرات المشتركة EBA تمتلك شكل شبه أسطوانية ذات قوام سطح خشن. تم تقييم الخواص الميكانيكية عن طريق مزج البولي إيثيلين عالي الكثافة مع كل من البوليمر المتجانس بولي اكريليت والبوليمر المشترك ايثلين بولي اكريليت. أثر دمج البوليمر المشترك على الأداء الميكانيكي، مما يشير إلى إمكانية تعزيز خاصية المواد كزيادة المرونة. قياس زاوية إلتقاء مادة البوليمر المشترك للإثيلين والبولي بيتوتيل اكريليت عكس مدى إمكانية هذه المادة من مقاومة الماء بعكس ما اظهرته المادة المصنوعة من احادي بولي بيوتيل اكريليت.

English Abstract

This study explores the polymerization and characterization of ethylene-butyl acrylate (EBA) copolymers synthesized via emulsion free-radical polymerization, using ammonium persulfate (APS) as the initiator. A series of experiments were conducted by varying polymerization temperatures (60 °C, 70 °C, and 80 °C) and pressures (15 bar, 20 bar, and 25 bar), alongside adjustments to the butyl acrylate (BA) monomer concentration. The results demonstrated that increasing both temperature and pressure enhances ethylene incorporation into the polymer backbone, as confirmed by ¹³C and ¹H NMR spectroscopy. This increased ethylene content led to a reduction in the glass transition temperature (Tg) compared to the BA homopolymer. Thermogravimetric analysis (TGA) revealed that the thermal stability of the EBA copolymers improves as both temperature and pressure increase. Moreover, ethylene incorporation improved with the availability of BA monomer. Microscopic examinations using SEM and TEM revealed that the EBA copolymers possess semi-cylindrical micelle morphologies with rough surface textures. Mechanical properties were evaluated by blending high-density polyethylene (HDPE) with both the BA homopolymer and the EBA copolymer extracted by destabilizing the emulsion. The incorporation of the copolymer influenced the mechanical performance of the blends, suggesting synthesized copolymer as a potential additive for material property enhancement. Water contact angle measurements reveal that the EBA copolymer exhibits higher hydrophobic properties compared to the BA homopolymer, highlighting its potential for water-repelling applications.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemical Engineering
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Al-Harthi, mamdouh
Committee Members:	Al-Juhani, Abdulhadi Abdullah and Joseoh, Jobin
Depositing User:	IBRAHIM AL-SUGAE (g200825900)
Date Deposited:	27 Feb 2025 06:33
Last Modified:	27 Feb 2025 06:33
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143288