Manipulação da distribuição do tamanho de partículas do poliestireno produzido em semi-suspensão

Abstract

A polimerização em semi-suspensão é um processo realizado em duas etapas: no primeiro estágio é realizada uma pré-polimerização em massa e no segundo, a reação prossegue como uma suspensão convencional. Esse processo em relação à polimerização em suspensão convencional permite um melhor controle da distribuição do tamanho de partículas (DTP) além de produzir polímeros com baixa dispersão de tamanho. Dessa forma, no momento do estabelecimento da suspensão, quanto maior a viscosidade da mistura, maiores serão os tamanhos das gotas, pois a energia necessária para promover o quebramento e dispersão em diâmetros menores deve ser grande o suficiente para vencer as forças viscosas. Portanto, como a freqüência de agitação é mantida constante, a quantidade de energia necessária para promover o quebramento não é suprida pelo sistema. A DTP do polímero influencia diretamente na aplicação do produto final. Partículas com tamanho muito pequeno influenciam a classificação granulométrica, contaminam a atmosfera do ambiente fabril e geralmente possuem baixo valor comercial, principalmente no caso da produção de poliestireno expansível (EPS). As partículas que possuem diâmetro acima de um determinado tamanho causam problemas na transformação e nas propriedades mecânicas do produto final. Neste trabalho foram realizadas polimerizações em semi-suspensão ex situ e in situ do estireno para avaliar a influência do tempo de pré-polimerização e a concentração do agente estabilizante sobre a DTP. Paralelamente, a caracterização do polímero (determinação da conversão, massa molar e a morfologia) foi realizada visando avaliar a influência do período de pré-polimerização nas propriedades finais do material. Os resultados obtidos mostraram que a semi-suspensão possibilita estreitar a DTP e adequá-la à faixa de aplicação, sem alterar as características do polímero final. Adicionalmente, a modelagem matemática foi realizada com o objetivo de estimar o comportamento cinético da polimerização via radicais livres do estireno e descrever a DTP, sendo que mostrou boa concordância com os dados experimentais.