Otimização do processo de produção do copolímero poli(estireno-co-metacrilato de metila) via polimerização em suspensão

Abstract

O poliestireno (PS) é um polímero utilizado em diversos segmentos industriais, pois apresenta fácil processabilidade e baixo custo quando comparado a outros materiais. Entretanto, o PS possui baixa resistência a solventes orgânicos, o que prejudi-ca sua aplicação em algumas áreas. Dessa forma, uma metodo-logia bastante empregada é a síntese de um copolímero, forma-do por dois ou mais monômeros, para obter produtos com carac-terísticas que com apenas um monômero não é possível. Neste trabalho, foram realizadas reações de copolimeriza-ção por meio da polimerização em suspensão onde utilizou-se os monômeros estireno e metacrilato de metila (MMA) tendo o esti-reno em maior porcentagem em relação ao MMA, e formou-se o poli(estireno-co-metacrilato de metila) - STMMA. O MMA foi sele-cionado por ser um monômero que resulta em uma configuração polimérica com maior resistência química que o PS puro. Foram feitos testes utilizando diferentes tipos de iniciadores, massa mo-lar, onde se obteve um valor de 191.000 Daltons, e ainda os es-tudos de conversão obtiveram resultados acima de 99%. A copo-limerização foi comprovada pela realização de espectroscopia de infravermelho (IV) e Ressonância Magnética Nuclear de Hidro-gênio (RMN1H) e Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC). O Peróxido de 2,5-Dimetil-2,5-Di(2-Etilhexanoil) Hexano (L256®) foi o iniciador considerado mais eficaz, levando em consideração o tempo reacional, custo do material e obtenção do produto dentro das características desejadas, sendo que o mesmo foi utilizado na posterior etapa do trabalho. A segunda etapa consistiu no aumento na escala da reação e incorporação de n-pentano como agente expansivo. Os resultados obtidos mostraram que o po-li(estireno-co-metacrilato de metila) expansível (STMMA) apre-senta maior resistência ao ataque químico, onde, pode-se usar como exemplo o ciclohexano que dissolveu o poliestireno expan-sível comercial (EPS) em 8min 05s, já para o copolímero, após 48 horas, 12,35% do material havia sido dissolvido, e mostrou que a técnica empregada foi eficiente na obtenção do produto desejado.

Expandable polystyrene (EPS) is nowadays used in a large variety of industrial segment. EPS offers an easy processability and low cost when compared with other materials. However, EPS presents a low chemical resistance when exposed to organic solvents. This characteristic harms its application in some areas. To avoid this inconvenience a methodology of copolymer synthe-sis was used. A copolymer, formed by two or more monomers, is produced to get a compound with characteristics that are not ob-tained with just one of monomers. In this study, reactions of copolymerization through of the polymerization in suspension had been carried out using mono-mers of styrene and methyl methacrylate (MMA). Styrene was present in major quantity in relation to the MMA, forming poly(styrene-co-methyl methacrylate) - STMMA. The MMA was selected because provides more chemical resistant polymeric configuration than the pure PS. Studies about type of initiator, molar mass, where he obtained a value of 191,000 Daltons, and even conversion studies have results above 99%. The copolyme-rization was proven by the accomplishment of infrared spectros-copy (FTIR-IR) and Nuclear Magnetic Resonance of Hydrogen (NMR1H), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermo-gravimetric Analysis (TGA). The 2,5-Dimethyl-2,5-di(2-ethylhexanoylperoxy)hexane (L256®) was considered the most efficient initiator for this polymerization system, observing the reaction duration cycle, cost of the material and obtention of the product into desired characteristics. This initiator was applied again in the posterior stage of the work when a scale up of reac-tion was made and another compound, n-pentane, was added to the system as an expansion agent. Results had shown that poly(styrene-co-methyl methacrylate) expandable (ESTMMA) presents a greater resistance to the chemical attack by organic solvents, where, you can use as an example the cyclohexane that dissolved the commercial expandable polystyrene (EPS) in 8 min 05s, already for copolymer, after 48 hours, 12.35% of the material had been dissolved, showing that the employed technique was efficient in the attainment of the desired product.