Reacciones de polimerización

Hay una variedad de técnicas empleadas para las reacciones de polimerización. Todas las técnicas tienen el mismo objetivo de lograr propiedades estructurales y físicas específicas para el polímero.

Las técnicas para las reacciones de adición incluyen:

• Polimerización a granel: los monómeros líquidos puros reaccionan para formar polímeros, incluidos PVC o LDPE.
• Polimerización en solución: el monómero y el iniciador se disuelven en un solvente apropiado y el polímero se forma en solución. El polímero se puede recuperar por evaporación o dejarse en solución para su uso en recubrimientos y adhesivos. Los polímeros, como el ácido poliacrílico, se fabrican comúnmente mediante polimerización en solución.
• Polimerización en suspensión: los monómeros insolubles se dispersan en una solución acuosa y, después del inicio de la reacción, se forman pequeñas esferas de polímero en la solución. Las perlas de poliestireno pequeñas y de tamaño uniforme se forman mediante polimerizaciones en suspensión.
• Polimerización en emulsión: el monómero insoluble se dispersa en agua como una emulsión en presencia de un surfactante, y se forman micropartículas poliméricas individuales de alto peso molecular (látex). Las pinturas y los recubrimientos, así como los adhesivos, son productos ampliamente utilizados formados por polimerizaciones en emulsión.

Las técnicas para las reacciones de condensación incluyen:

• Polimerización por fusión: todos los reactivos se mezclan de forma pura y la temperatura de reacción se eleva por encima de la temperatura de fusión del polímero resultante. Las fibras de poliéster y poliamidas se forman a partir de condensaciones fundidas.
• Condensación de la solución: todos los reactivos (monómero, catalizador) se mezclan en un solvente que no reacciona. Los elastómeros sintéticos se forman por condensación de la solución.
• Condensación de interfase: se produce la reacción de polimerización y el polímero resultante reside en la interfaz de dos fases inmiscibles. Las polianilinas y las polimidas a menudo se forman por condensación en interfase.

Las reacciones de polimerización bien reguladas producen moléculas que están bien caracterizadas con respecto a la composición, el peso molecular, la distribución del peso molecular, las propiedades estructurales y físicas. Un conocimiento profundo de estos elementos garantiza que el polímero sintetizado sea "apto para su propósito" en su uso previsto. Para lograr esto, es necesario comprender y controlar cuidadosamente los muchos parámetros químicos y de reacción asociados con el proceso sintético. La espectroscopia infrarroja ha demostrado ser muy valiosa para enfrentar este desafío. La espectroscopia in situ en tiempo real ha demostrado ser particularmente valiosa para proporcionar información clave sobre la estructura cinética, mecánica y química, al tiempo que elimina las dificultades asociadas con las mediciones fuera de línea de las reacciones de polimerización. Durante las últimas tres décadas, la investigación de las reacciones de polimerización desde el laboratorio hasta la producción ha sido uno de los usos más prolíficos y valorados para la espectroscopiaFTIR y Raman in situ .

La espectroscopia FTIR y Raman in situ en tiempo real proporciona un mayor conocimiento y un mejor rendimiento en la investigación de reacciones de polimerización y permite a los científicos:

• Analizar una amplia gama de reacciones de polimerización, incluidas las homogéneas (por ejemplo, radicales libres y condensación) y heterogéneas (por ejemplo, emulsión y microemulsión)
• Mida monómeros, prepolímeros y polímeros con precisión en un amplio rango de concentración como resultado de las bandas espectrales características del infrarrojo medio
• Adquiera datos sobre la cinética de reacción, las tasas de conversión de monómeros, las relaciones de reactividad, las energías de activación, el papel de los iniciadores, los productos intermedios y la formación de subproductos
• Realice un seguimiento de las tasas de conversión de monómeros individuales y la composición general del polímero en polimerizaciones de copolímeros y multicomponentes
• Investigar el crecimiento, la reticulación y el curado de la cadena
• Comprender el papel mecanicista de los catalizadores en las reacciones de polimerización; Determinar las especies activas y la cinética del catalizador
• Supervise y ajuste proactivamente las condiciones de reacción según sea necesario para garantizar el cumplimiento de las especificaciones previstas del producto final
• Mida los niveles de monómeros residuales y asegúrese de que cumplan con los requisitos reglamentarios y del producto. Ajuste las relaciones de carga y otras variables de reacción para minimizar las cantidades presentes.

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