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Modelagem matemática e estudo experimental do processo de copolimerização em solução do acetato de vinila com acrilato de butila

Processo: 99/04523-9
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Mestrado
Vigência (Início): 01 de agosto de 1999
Vigência (Término): 30 de junho de 2001
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química
Pesquisador responsável:Reinaldo Giudici
Beneficiário:Marcos Vinícius Dias
Instituição-sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Assunto(s):Copolimerização   Copolímeros   Polimerização

Resumo

As propriedades de aplicação de um polímero dependem das propriedades intrínsecas do mesmo, como por exemplo, distribuição de pesos moleculares (MWD), composição química da cadeia, ou microestrutura e distribuição das temperaturas de transição vítrea (Tg). Todas estas propriedades estão diretamente ligadas ao tipo de processo utilizado para sua síntese. Neste caso, observa-se a grande importância da relação Processo/Propriedades intrínsecas/ Propriedades de aplicação. Por isto torna-se importante a escolha de um processo de polimerização adequado para que se viabilize controlar a microestrutura do polímero de modo a regular suas propriedades de aplicação. No caso da síntese de copolímeros, a partir da reação de dois ou mais comonômeros, observa-se normalmente, o fenômeno de deriva de composição da cadeia polimérica. Em outras palavras, observa-se durante o processo, um desvio na composição da cadeia polimérica, com relação a composição da carga de comonômeros no reator. Este fenômeno de desvio de composição ocorre devido a diferença de reatividade dos comonômeros envolvidos na síntese do copolímero. Nas copolimerizações em emulsão do sistema binário acetato de vinila (AcV)/ acrilato de n-butila (ABu) em processo batelada observa-se a variação da composição da cadeia polimérica com o decorrer da reação. Isto foi observado por Misra et al.1 e Pichot et al.2 através da verificação de dois valores de Tg (temperatura de transição vítrea) no copolímero final. Esta deriva de composição também foi observada por Dubé et al.3 utilizando a técnica de polimerização em massa em processo do tipo batelada. Os autores evidenciaram essa deriva de composição a partir da elaboração de uma família de curvas de composição acumulada dos copolímeros, obtidas com diferentes frações de alimentação de comonômeros no início da reação. Este trabalho tem como meta o desenvolvimento de um modelo matemático representativo da cinética de copolimerização em solução, via radical livre dos comonômeros acetato de vinila (AcV) e acrilato de n-butila (ABu). Também serão desenvolvidos modelos matemáticos para a previsão do peso molecular e da temperatura de transição vítrea dos copolímeros. A validação do modelo será efetuada com dados experimentais obtidos durante a realização deste projeto de tese. Em seguida, simulações serão realizadas, a fim de verificar a influência da variação dos parâmetros do processo nas propriedades intrínsecas dos copolímeros. Durante a execução deste projeto, dois processos de copolimerização serão estudados: - Processo batelada. - Processo semi-contínuo. Os copolímeros obtidos serão caracterizados pelos seguintes métodos: - Cromatografia de permeação em gel (GPC): determinação dos pesos moleculares médios (Mn e Mw) e distribuição dos pesos moleculares (MWD). - Calorimetria diferencial de varredura (DSC): determinação da temperatura de transição vítrea (Tg). - Ressonância Magnética Nuclear (1H e 13C NMR, 300 Mhz): determinação da composição da cadeia polimérica. (AU)