Estudos cinéticos e de distribuição de tamanho das partículas em reações de polimerização em suspensão

Abstract

O poliestireno expansível (EPS), mais conhecido pela marca comercial ISOPOR, é um material que possui inúmeras aplicações dentre as quais destaca-se o isolamento térmico em câmaras frigoríficas, paredes duplas, acondicionamento de materiais sensíveis, entre outras. Isto deve-se a sua capacidade de isolante térmico, já que à estrutura do EPS é muito porosa (2% de poliestireno e 98% de ar) e mantém, permanentemente uma grande quantidade de ar, quase imóvel, dentro da sua estrutura. Esta propriedade de isolante do EPS pode ser melhorada pela incorporação de materiais atérmanos, tais como o grafite. Industrialmente, o EPS é produzido via polimerização em suspensão. Vários aspectos deste processo ainda precisam ser melhor compreendidos, entre eles destaca-se a influência da evolução da conversão sobre a distribuição final de tamanho das partículas (DTP). Para tentar esclarecer este aspecto, empregou-se neste trabalho a espectroscopia Raman no monitoramento em linha de reações de polimerização do estireno em suspensão. Foi observado que o Raman consegue captar a evolução da conversão e que o seu o espectro é afetado pela DTP. Este trabalho também apresenta um estudo sobre a influência do grafite na polimerização em suspensão do estireno em relação a distribuição de tamanho das partículas final e a evolução da conversão ao longo da reação. Os resultados mostraram que o aumento da concentração de grafite diminui a taxa de reação e afeta a DTP final. The expandable styrene polymers (EPS), usually known by its commercial mark ISOPOR, is a material that possesses innumerable applications amongst which stands out the thermal isolation in refrigerating chambers, double walls, preservation of sensible materials, among others. This is due to its thermal insulator capacity, as the EPS structure is very porous (2% of polystyrene and 98% of air) and it maintains, permanently a great amount of air, almost immobile, inside its structure. This EPS insulating property can be improved by the incorporation of athermanous material, such as the graphite. Industrially, EPS is produced via suspension polymerization. Several aspects of this process still need to be understood better, among them stands out the influence of the evolution of the conversion on the final particle size distribution (PSD). In order to try to clarify this aspect, the Raman spectroscopy was used in this work to monitor the in-line reactions of styrene suspension polymerization. It was observed that Raman is able to capture the evolution of the conversion and that its spectrum is affected by PSD. This work also presents a study on the graphite influence over styrene suspension polymerization in relation to the final particle size distribution and the evolution of the conversion along the reaction. The results had shown that the increase of the graphite concentration diminishes the reaction tax and affects the final PSD.