IMPACTO DE LA PRESENCIA DE RAMIFICACIONES LARGAS EN LA PREDICCIÓN DE PROPIEDADES REOLÓGICAS DEL LDPE PRODUCIDO EN UN REACTOR TUBULAR DE ALTA PRESIÓN

DIETRICH, MAIRA L.; SARMORIA, CLAUDIA; ASTEASUAIN, MARIANO

Mar del Plata, Argentina

Congreso; XV Simposio Argentino de Polímeros-I Congreso Argentino de Materiales Compuestos SAP COMAT 2023; 2023

INTEMA-Universidad Nacional de Mar del Plata

La producción de polietileno de baja densidad (LDPE) mediante la polimerización de etileno a alta presión en reactores tubulares es ampliamente utilizada en la industria. A lo largo de los años, esta tecnología ha sido objeto de numerosos estudios y se han empleado modelos matemáticos para evaluar cómo las condiciones de operación y las características del reactor afectan las propiedades del polímero. En los últimos años, se han desarrollado herramientas teóricas que permiten predecir propiedades moleculares del material, como propiedades moleculares promedio, distribuciones de pesos moleculares (MWD), distribuciones de peso molecular-ramas largas (MWD-LCBD) y distribuciones de peso molecular-ramas cortas. También, se formularon modelos para predecir propiedades reológicas, como la distribución del índice de ramificación, la viscosidad de corte y el índice de fluencia. Se sabe que la presencia de ramificaciones largas en la estructura del polímero tiene un impacto directo en su comportamiento reológico y afecta su rendimiento durante el procesado final. Por lo tanto, el desarrollo de herramientas computacionales que puedan predecir y cuantificar el efecto de la estructura molecular del polímero, especialmente la presencia de ramificaciones, en su comportamiento reológico, es de gran utilidad en la industria. Estos modelos matemáticos tienen la capacidad de optimizar la producción, diseñar polímeros personalizados para diferentes aplicaciones y mejorar las políticas de transición de producción entre diferentes grados de polímero.En este trabajo, se presenta una extensión de un modelo determinístico previamente desarrollado por los autores para la polimerización de etileno a alta presión en reactores tubulares. Esta extensión mejora la exactitud de los cálculos y la eficiencia en la ejecución del modelo. El modelo se basa en la transformación de las ecuaciones de balances de poblaciones de las especies poliméricas utilizando la técnica de las funciones generadoras de probabilidad (pgf). Se calculan diversas propiedades moleculares, como la MWD, la MWD-LCBD, la distribución del índice de ramificación y la distribución del número de ramas cada 1000 átomos de carbono. También, se determinan propiedades moleculares promedio, como los pesos moleculares promedio en número y en peso, y propiedades reológicas, como la viscosidad de corte y el índice de fluencia. En la implementación del modelo, se utiliza computación paralela para acelerar la ejecución del código. Se emplea el lenguaje de programación Julia, que está diseñado para la computación científica y ofrece soporte nativo para la computación paralela. El modelo se utiliza para evaluar el efecto de la precisión en la predicción de la MWD-LCBD sobre las propiedades reológicas. La MWD-LCBD se emplea como dato de entrada para el cálculo de estas propiedades. Es importante tener en cuenta que la cantidad de ramificaciones largas en las moléculas no está acotada. Sin embargo, aumentar el número máximo de ramas por molécula calculado en la MWD-LCBD aumenta el tamaño del modelo y, por lo tanto, el tiempo de cómputo necesario. Aplicando el modelo, se analiza la influencia del número máximo de ramificaciones en la predicción de las propiedades reológicas del polímero. Como resultado, se establecen pautas para la selección de este parámetro con el objetivo de lograr predicciones más precisas y confiables.