Cinética da Polimerização por Adição ao Polidimetilsiloxano

Fonte: Kerry M. Dooley e Michael G. Benton, Departamento de Engenharia Química, Louisiana State University, Baton Rouge, LA

Polímeros são moléculas que consistem em muitas unidades monômeras repetitivas que são quimicamente ligadas a cadeias longas. Eles apresentam uma ampla gama de propriedades físicas, que são afetadas por sua estrutura química, peso molecular e grau de polimerização. A indústria de polímeros fabrica milhares de matérias-primas utilizadas em uma ampla variedade de produtos comerciais. ^1,2

O objetivo deste vídeo é realizar uma reação de polimerização adicional e, em seguida, avaliar o produto resultante para entender como a viscosidade pode ser usada para determinar o peso molecular do polímero. Além disso, este experimento investigará como o peso molecular pode estar relacionado à conversão de monômeros.

O sistema é controlado por sequências de controle de execução PS1-PS5 em um sistema de controle distribuído industrial padrão que é operado a partir de um PC. As sequências abrem/fecham/ajustam válvulas na sequência adequada e informam quando e como adicionar componentes ao reator.

1. Configuração do reator

1. Abra o cilindro N₂ conectado ao vaso de reação.
2. Execute a sequência de controle PS1 para testar o equipamento.
3. Em seguida, feche a válvula manual pa

O peso molecular pode ser determinado por relações empíricas, como a relação de Barry com polidimtilsiloxanos com pesos moleculares acima de ~2.500. ⁵

Isso dá o peso molecular médio da viscosidade. Para previsões de peso molecular < 2.500, interpolar os da...

A ciência do polímero fornece muitos exemplos dos princípios básicos da cinética química e do design do reator. Expressões de taxa simples podem descrever processos químicos bastante complexos, como neste experimento. O projeto do sistema do reator deve encontrar o tipo ideal do reator (lote, tanque mexido, fluxo de plugue ou híbrido) considerando cinética, custos de capital e distribuição de peso molecular. Em particular, o último fator é geralmente o mais importante, pois define em grande parte o produto....

1. http://www.essentialchemicalindustry.org/polymers/polymers-an-overview.html and http://www.pslc.ws/mactest/maindir.htm (both accessed 8/22/16).
2. MatWeb, Material Property Data, http://www.matweb.com/ and Plastics General Polymers Brand Name Listing, http://www.plasticsgeneral.com/BRAND-NAMES-LIST1.htm (both accessed 8/25/16).
3. Fogler, F.S., Elements of Chemical Reaction Engineering, 3^rd Ed., Prentice-Hall, 2001, pp. 354-382 (sections 7.1.2-7.1.5).
4. Odian, G., Principles of Polymerization, 4^th Ed., Wiley-VCH, 2004 (ch. 3), or Rodriguez, F., Principles of Polymers Systems, 2nd Ed., McGraw-Hill, 1982 (ch. 4); Fried, J.R., Polymer Science and Technology, Prentice-Hall, 1995 (ch. 2).
5. Barry, A.J., Viscometric Investigation of Dimethylsiloxane Polymers, J. Appl. Phys., 1946, 17, 1020-1024.
6. Kuo, A.C.M. Poly(dimethylsiloxane), in Polymer Data Handbook, Oxford University Press, 1999, 411.
7. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2012 or the Encyclopedia of Polymer Science and Technology, 3rd Ed., Wiley-Interscience, Hoboken, 2003-04.
8. http://www.dowcorning.com/content/discover/discoverchem/properties.aspx (accessed 8/25/16)
9. Shin-Etsu Silicone Fluid Technical Data, Shin-Etsu Silicones of America, Akron, 2005.
10. Dow Corning, Product Information, Silicon Fluids, http://www.dowcorning.com/applications/Product_Finder/Products.aspx  (accessed 9/23/16).