Reações de polimerização

Há uma variedade de técnicas empregadas para reações de polimerização. Todas as técnicas têm o mesmo objetivo de alcançar propriedades estruturais e físicas específicas para o polímero.

As técnicas para reações de adição incluem:

• Polimerização em massa – Monômeros líquidos puros reagem para formar polímeros, incluindo PVC ou LDPE.
• Polimerização da solução – O monômero e o iniciador são dissolvidos em um solvente apropriado e o polímero se forma em solução. O polímero pode ser recuperado por evaporação ou ser deixado em solução para ser usado em revestimentos e adesivos. Polímeros, como o ácido poliacrílico, são comumente feitos por meio de polimerização em solução.
• Polimerização em suspensão – Monômeros insolúveis são dispersos em uma solução aquosa e, após o início da reação, pequenas esferas poliméricas se formam na solução. Esferas de poliestireno pequenas e de tamanho uniforme são formadas por polimerizações em suspensão.
• Polimerização em emulsão – O monômero insolúvel é disperso em água como uma emulsão na presença de um surfactante, e micropartículas poliméricas individuais de alto peso molecular são formadas (látex). Tintas e revestimentos, assim como adesivos, são produtos amplamente utilizados formados por polimerizações em emulsão.

As técnicas para reações de condensação incluem:

• Polimerização por fusão - Todos os reagentes são misturados puros e a temperatura de reação é elevada acima da temperatura de fusão do polímero resultante. As fibras de poliéster e poliamidas são formadas a partir de condensações fundidas.
• Condensação da solução – Todos os reagentes (monômero, catalisador) são misturados em um solvente que não reage. Os elastômeros sintéticos são formados pela condensação da solução.
• Condensação Interfásica – A reação de polimerização ocorre e o polímero resultante reside na interface de duas fases imiscíveis. Polianilinas e poliimidas são frequentemente formadas por condensação interfásica.

Reações de polimerização bem reguladas produzem moléculas que são bem caracterizadas em relação à composição, peso molecular, distribuição de peso molecular, propriedades estruturais e físicas. Uma compreensão completa desses elementos garante que o polímero sintetizado seja "adequado à finalidade" em seu uso pretendido. Para conseguir isso, é necessário entender e controlar cuidadosamente os muitos parâmetros químicos e de reação associados ao processo sintético. A espectroscopia de infravermelho provou ser altamente valiosa para enfrentar esse desafio. A espectroscopia in-situ em tempo real provou ser particularmente valiosa para fornecer informações sobre as principais informações cinéticas, mecanicistas e de estrutura química, eliminando as dificuldades associadas às medições off-line das reações de polimerização. Nas últimas três décadas, a investigação de reações de polimerização desde o laboratório até o aumento de escala até a produção tem sido um dos usos mais prolíficos e valorizados para a espectroscopiaFTIR e Raman in-situ .

A espectroscopia FTIR e Raman in situ em tempo real fornece conhecimento aprimorado e desempenho aprimorado na investigação de reações de polimerização e permite que os cientistas:

• Analisar uma ampla gama de reações de polimerização, incluindo homogêneas (por exemplo, radicais livres e condensação) e heterogêneas (por exemplo, emulsão e microemulsão)
• Meça monômeros, pré-polímeros e polímeros com precisão em uma ampla faixa de concentração como resultado de bandas espectrais de infravermelho médio características
• Adquira dados para cinética de reação, taxas de conversão de monômeros, taxas de reatividade, energias de ativação, papel dos iniciadores, intermediários e formação de subprodutos
• Rastreie as taxas de conversão de monômeros individuais e a composição geral do polímero em polimerizações de copolímeros e multicomponentes
• Investigue o crescimento, a reticulação e a cura da cadeia
• Compreender o papel mecanicista dos catalisadores nas reações de polimerização; Determinar as espécies ativas e a cinética do catalisador
• Monitore e ajuste proativamente as condições de reação conforme necessário para garantir a conformidade com as especificações pretendidas do produto final
• Meça os níveis residuais de monômeros e garanta que eles atendam aos requisitos regulamentares e do produto. Ajuste as taxas de carga e outras variáveis de reação para minimizar as quantidades presentes.

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