La polimerización en solución es un método de polimerización industrial . En este procedimiento, se disuelve un monómero en un disolvente no reactivo que contiene un catalizador o iniciador .
La reacción da como resultado un polímero que también es soluble en el disolvente elegido. El calor liberado por la reacción es absorbido por el solvente, por lo que se reduce la velocidad de reacción . Además, la viscosidad de la mezcla de reacción se reduce, no permitiendo la autoaceleración a altas concentraciones de monómeros.. La disminución de la viscosidad de la mezcla de reacción por dilución también ayuda a la transferencia de calor, uno de los principales problemas relacionados con la producción de polímeros, ya que la mayoría de las polimerizaciones son reacciones exotérmicas. Una vez que se alcanza la conversión máxima o deseada, se debe eliminar el exceso de disolvente para obtener el polímero puro. Por tanto, la polimerización en solución se utiliza principalmente para aplicaciones en las que de todos modos se desea la presencia de un disolvente, como es el caso de barnices y adhesivos . Otra aplicación de las soluciones poliméricas es la fabricación de fibras mediante hilatura en húmedo o en seco o películas plásticas .
Las desventajas de la polimerización en solución son la disminución de la concentración de monómero e iniciador que conduce a la reducción de la velocidad de reacción, menor utilización del volumen del reactor, costo adicional del proceso relacionado con el reciclaje de solventes, toxicidad y otros impactos ambientales de la mayoría de los solventes orgánicos. Una de las principales desventajas de la técnica de polimerización en solución es que, por inerte que sea el disolvente seleccionado, no se puede descartar completamente la transferencia de cadena al disolvente y, por tanto, es difícil obtener un producto de muy alto peso molecular. De los solventes comunes, especialmente los hidrocarburos clorados son susceptibles de transferencia de cadena en la polimerización por radicales. La intensidad de la transferencia de cadena para diferentes compuestos se puede cuantificar mediante el uso de constantes de transferencia de cadena y la disminución del grado de polimerización se puede calcular usando la ecuación de Mayo. [1]
Polímeros de importancia industrial producidos por polimerización en solución [2] [3] [4]
El poliacrilonitrilo (PAN) se fabrica mediante polimerización radical en dimetilformamida (DMF), dimetilsulfóxido (DMSO), carbonatos orgánicos , ácido sulfúrico , ácido nítrico o soluciones acuosas de sales inorgánicas y se convierte en fibras.
El ácido poliacrílico (PAA) y la poliacrilamida se obtienen mediante polimerización radical en solución acuosa y se utilizan como espesantes, adhesivos o floculantes.
Los homopolímeros y copolímeros de acrilato y metacrilato se obtienen mediante polimerización por radicales en tolueno-acetona para aplicaciones de recubrimiento .
Polietileno (HDPE, LLDPE): algunos grados se fabrican mediante polimerización por coordinación en disolventes de hidrocarburos de alto punto de ebullición (por encima de la temperatura de la solución de PE). La ventaja de este proceso es una tasa de propagación muy alta que permite cambios rápidos de grados de producto.
El polibutadieno (BR) alto en cis se fabrica mediante polimerización por coordinación en hidrocarburos. [5]
La solución de caucho de estireno-butadieno (sSBR) se produce por polimerización aniónica en hidrocarburos que conduce a un caucho con mejores propiedades para fabricar neumáticos que el tipo de polimerización en emulsión .
El acetato de polivinilo que se utiliza además para el alcohol polivinílico se fabrica mediante polimerización por radicales en una solución de metanol.
Los polibutadienos líquidos se obtienen mediante polimerización aniónica o por radicales en soluciones de hidrocarburos.
Caucho de butilo (IIR) por copolimerización catiónica a baja temperatura de isobutileno con isopreno en etileno o solución de cloruro de metilo.
Las poliamidas aromáticas (por ejemplo, Kevlar y Nomex ) se preparan mediante policondensación en una solución de N -metilpirrolidona y cloruro de calcio.
Este proceso es uno de los dos que se utilizan en la producción de poliacrilato de sodio , un polímero superabsorbente utilizado en pañales desechables .
Ver también
- Polimerización por dispersión
- Dispersión de emulsión
- Polímero superabsorbente
Referencias
- ^ Mayo, Frank R. (diciembre de 1943). "Transferencia de cadena en la polimerización de estireno: la reacción de disolventes con radicales libres 1" . Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 65 (12): 2324–2329. doi : 10.1021 / ja01252a021 . ISSN 0002-7863 .
- ^ John Wiley & Sons, Inc., ed. (15 de julio de 2002). Enciclopedia de ciencia y tecnología de polímeros (1 ed.). Wiley. doi : 10.1002 / 0471440264 . ISBN 978-1-118-63389-2.
- ^ Manual de polímeros industriales: productos, procesos, aplicaciones . Wilks, Edward S. Weinheim: Wiley-VCH. 2001. ISBN 3-527-30260-3. OCLC 44934461 .CS1 maint: otros ( enlace )
- ^ Elias, Hans-Georg, 1928- (2005-
). Macromoléculas . Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-31172-9. OCLC 62131443 . Verifique los valores de fecha en:|date=
( ayuda )CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ) - ^ Asua, Jos M., ed. (1 de enero de 2007). Ingeniería de reacción de polímeros . Oxford, Reino Unido: Blackwell Publishing Ltd. doi : 10.1002 / 9780470692134 . ISBN 978-0-470-69213-4.
- Fundamentos de la ciencia y la ingeniería de los materiales , cuarta edición, William F. Smith y Javad Hashem
- Enciclopedia de ciencia y tecnología de polímeros , J. Wiley Sons, Interscience, Publ., Nueva York, cuarta edición, 1999-2012