Modelado Matemático de la Polimerización en Masa/Suspensión de Estireno en Presencia de Copolímeros Dibloque de Estireno y Butadieno. Predicción de la Morfología

C. LUCIANI; D. ESTENOZ; R. DÍAZ DE LEÓN; G. MORALES; G. MEIRA

Saltillo (México)

Congreso; XIX Congreso de la Sociedad Polimérica Mexicana; 2006

CIQA

El poliestireno de alto impacto (HIPS) es un material heterogéneo obtenido polimerizando estireno (St) en presencia de un elastómero [i.e.: polibutadieno (PB) o copolímeros dibloque St-b-butadieno (Bd)]. El proceso industrial procede en 4 etapas: la Disolución, la Prepolimerización, la Terminación, y la Devolatilización. El HIPS está compuesto aproximadamente por 80% de poliestireno libre (PS) y 20 % de copolímero de injerto (1). El copolímero de injerto, generado al inicio de la Prepolimerización por el ataque de radicales poliestirilo crecientes al hule, determina la formación de las morfologías típicas del HIPS (i.e.: salame y núcleo-coraza), actuando como estabilizante de las partículas de hule, compatibilizante de fases, y promotor de la formación de oclusiones (2). Aunque el proceso productivo del HIPS se conoce hace más de 5 décadas, hasta el momento se lo ha descrito a través de modelos homogéneos, los cuales permiten predecir adecuadamente la composición y estructura molecular de la especies poliméricas, pero son incapaces de describir la morfología. Probablemente, una de las razones fundamentales por las que no se han desarrollado modelos heterogéneos es la compleja interacción entre fenómenos cinético, fluido-dinámicos, y termodinámicos. En este sentido, han aparecido trabajos incipientes que permiten predecir la morfología de la polimerización en masa discontinua de St y PB (3), y su extensión a la producción de HIPS en un único reactor tanque agitado continuo (4). En este trabajo, se propone un modelo matemático capaz de predecir la morfología del HIPS a lo largo de polimerizaciones discontinuas en masa/suspensión de St en presencia de St-b-Bd. A fin de convalidar el modelo, se llevaron a cabo una serie de reacciones donde se varió la receta (e.g.: concentración y tipo de hule, concentración de iniciador y de agente de transferencia de cadena). La Fig. 1 muestra las morfologías finales (experimentales y simuladas) para dos reacciones donde se aplicaron las mismas condiciones de reacción y receta, con excepción del tipo de copolímero, el cual exhibió contenidos de St variable.Se observa que le modelo predice razonablemente bien las morfologías obtenidas. Aunque no se muestran aquí por razones de espacio, también se obtuvieron buenas predicciones en cuanto a la conversión, eficiencia de injerto, y pesos moleculares medios a lo largo de la polimerización.