Investigação da polimerização via radical livre usando iniciadores trifuncionais

Autor(es)

Paula Forte de Magalhães Pinheiro Bonassi Machado

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
• Data de defesa: 2009-10-03

Membros da banca

Liliane Maria Ferrareso Lona; Claudia Sayer; Domingos Savio Giordani; Rubens Maciel Filho; André Luiz Jardini Munhoz

• Orientador: Liliane Maria Ferrareso Lona

Resumo

A utilização de iniciadores químicos com funcionalidade superior a um, na polimerização via radical livre, tem crescido muito no meio acadêmico, científico e industrial. Estes tipos de iniciadores têm a capacidade de aumentar a velocidade da reação sem causar a redução do peso molecular do polímero formado. Além disso, iniciadores com funcionalidade superior a dois (multifuncionais), que não sejam cíclicos, podem ter a capacidade de gerar ramificações nas cadeias, alterando a microestrutura do produto. Existem alguns poucos trabalhos em literatura que abordam, em nível experimental e/ou de simulação, a polimerização via radical livre utilizando-se iniciadores bifuncionais (com dois grupos funcionais). Em Machado (2004), encontram-se modelos matemáticos utilizando iniciadores bifuncionais para a produção de polímeros lineares (poliestireno) e ramificados (poliacetato de vinila), este último, inédito em literatura aberta. O grau de complexidade envolvido no mecanismo cinético aumenta de forma significativa à medida que se aumenta a funcionalidade do iniciador. O objetivo deste trabalho foi estudar a polimerização via radical livre utilizando um iniciador cíclico trifuncional (TRIGONOX 301, T301). Este trabalho foi desenvolvido em nível experimental (polimerização em ampolas) e computacional (desenvolvimento de modelo matemático, modelagem e simulação). Esta pesquisa propôs um mecanismo cinético e um modelo matemático para polimerização via radical livre do estireno utilizando um iniciador trifuncional. O estireno foi escolhido por ser bastante conhecido e por existir muitos dados e informações a seu respeito em literatura aberta. O modelo matemático construído prediz resultados como conversão, peso molecular (Mn e Mw), concentração de radicais e concentração de polímero. A investigação experimental foi realizada para validar os resultados de simulação. O método utilizado foi a polimerização em ampolas. Análises de Cromatografia por Permeação em Gel (GPC), Microscopia Eletrônica por Varredura (MEV), Difração por Raio-X (DRX) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) foram realizadas nas amostras obtidas experimentalmente para uma melhor caracterização do polímero final. As validações foram feitas para os resultados de conversão e peso molecular. Os resultados obtidos na parte experimental foram de extrema importância para se obter a validação da parte de modelagem e simulação, bem como para se poder conhecer o comportamento do iniciador trifuncional T301. O modelo de predição apresentou boa concordância com os dados experimentais. Através de seu uso, pode-se explorar a reação de polimerização, podendo verificar o comportamento das várias espécies nela presentes. Além disso, pode-se também estudar os efeitos de algumas variáveis como a temperatura e a concentração de iniciador durante a reação de polimerização e também no produto final. Este estudo se apresenta como uma investigação abrangente da polimerização usando um iniciador trifuncional, fornecendo uma ferramenta que pode simular com confiabilidade a polimerização do estireno via radical livre e, também, apresentando outros tipos de análise que podem ser realizadas no polímero final obtido. Deve-se destacar que através do uso do iniciador trifuncional T301, houve a possibilidade de obtenção de poliestirenos com altos pesos moleculares, simultaneamente com reduzidas polidispersidades (curvas de distribuição de peso molecular estreitas), a altas temperaturas e, como conseqüência, com elevadas taxas de reação. (AU)

• Processo FAPESP: 04/08391-0 - Investigacao da polimerizacao via radical livre usando iniciadores trifuncionais.
• Beneficiário: Paula Forte de Magalhaes Pinheiro Bonassi Machado
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado