Influence of titanium dioxide concentration on the properties of polyacrylate systems

Poliakrilati su zbog svoje široke primjenjivosti postali vrlo rasprostranjeni materijali u zadnja dva stoljeća. Obogaćivanjem materijala nanopunilima, pri čemu je bitno obratiti pozornost na dobru dispergiranost punila unutar matrice i njihovu kompatibilnost, mogu se kreirati svojstva materijala te dobiti nanokompoziti željenih primjenskih svojstava. Titanijev (IV) oksid je široko primjenjivo, stabilno i netoksično anorgansko nanopunilo koje se odlikuje brojnim korisnim svojstvima. U ovom radu sintetizirane su čista poliakrilatna (PAK) emulzija, kao i PAK/TiO2 emulzije u rasponu udjela TiO2 od 1 % do 4 % prema masi monomera. Kao tehnike sinteze korištene su in situ emulzijska polimerizacija te ex situ način priprave. Karakterizacija emulzija bila je usmjerena na određivanje gustoće, pH vrijednosti, vremena istjecanja, reoloških svojstava te zeta potencijala emulzija. Rezultati su pokazali da dodatkom TiO2 nanopunila dolazi do neznatne promjene gustoće emulzija pri čemu je ta promjena različita za in situ i ex situ sustave. pH emulzija je kiseo i raste dodatkom TiO2. Ispitivanjem reoloških svojstava utvrđeno kako sve emulzije, neovisno o načinu priprave, pokazuju Newtonsko ponašanje te su vremenski neovisne. Viskoznosti svih sustava s TiO2 veće su u odnosu na čistu PAK emulziju. Porastom koncentracije TiO2 viskoznost ex situ pripravljenih sustava neznatno se povećava u odnosu na čistu PAK emulziju. Viskoznosti sustava dobivenih in situ polimerizacijom su veće u odnosu na ex situ pripravljene sustave. Mjerenje zeta potencijala ukazuje na promjenu stabilnosti emulzija već tijekom samog mjerenja, a kao najstabilnijom pokazala se PAK/TiO2 emulzija s 1 % TiO2 pripravljena in situ polimerizacijom.Polyacrylates, due to their applicability, have become highly used materials in the past two centuries. By replenishing materials with nanofillers (while keeping in mind the importance of optimal dispersion of the filler within the matrix and filler/matrix compatibility) the properties of materials can be tailored and nanocomposites of the desired application properties can be obtained. Titanium (IV) oxide is an extremely popular, stable and non-toxic inorganic nanofiller known for its various useful properties. In this work, pure polyarcrylate (PA) emulsion was synthesized, as well as PA/TiO2 emulsions with TiO2 in concentration range from 1 % to 4 % by monomer mass. Emulsions were prepared by in situ emulsion polymerization and by ex situ procedure. Emulsion density, pH value, flow rate, rheological properties and zeta potential were determined. The results show that the addition of TiO2 nanofiller leads to insignificant change in emulsion density, and this change is different for in situ and ex situ systems. Emulsion’s pH is acidic and increases with the addition of TiO2. Investigation of rheological properties implies that all emulsions, regardless of the preparation method, show Newtonian behaviour and are time-independent. The viscosities of all systems with TiO2 are higher compared to pure PA emulsion. As the concentration of TiO2 increases, the viscosity of ex situ prepared systems compared to pure PA emulsion slightly increases. The viscosities of systems obtained by in situ polymerization are higher compared to ex situ systems. Zeta potential measurement indicates a change in the emulsion stability during the measurement. The most stable emulsion is PA/TiO2 emulsion with 1 % TiO2 prepared via in situ polymerization