Métodos de Polimerización Industrial: Disolución y Suspensión, Ventajas y Requisitos Cinéticos

Polimerización en Disolución

La polimerización en disolución es un método fundamental en la síntesis de polímeros, caracterizado por la presencia de un disolvente que facilita el control térmico y la manipulación del producto.

Ventajas de la Polimerización en Disolución

• El producto se puede utilizar directamente (en forma de solución).
• La eliminación del calor durante la etapa de reacción está facilitada por la presencia del disolvente (disolvente orgánico o agua).
• Es aplicable a todo tipo de polimerizaciones.

Inconvenientes de la Polimerización en Disolución

• Contaminación potencial por el disolvente.
• Riesgo de reacciones de transferencia de cadena inducidas por el disolvente.
• El reciclaje del disolvente implica una etapa adicional en el proceso.
• Rendimiento pequeño por volumen de reactor.
• Velocidad de polimerización generalmente baja.

Requisitos Críticos del Disolvente

La elección del disolvente es crucial para el éxito del proceso y debe cumplir con las siguientes características:

• Tanto el iniciador como el monómero deben ser solubles en él.
• El disolvente debe tener características aceptables para evitar reacciones de transferencia de cadena.
• El punto de fusión y de ebullición deben ser adecuados para las condiciones de la polimerización y para la etapa de extracción del disolvente.

La elección del disolvente puede estar influenciada por otros factores como el punto de inflamación, el coste y la toxicidad.

Polimerización en Suspensión

La polimerización en suspensión es un proceso heterogéneo que se asemeja a la polimerización en masa, pero se lleva a cabo dentro de pequeñas gotitas dispersas en una fase líquida continua, generalmente agua.

Descripción del Proceso

Un proceso de polimerización en el que el monómero, o mezcla de monómeros, se dispersa por agitación mecánica en una fase líquida, normalmente agua. Las gotitas de monómero se polimerizan mientras están dispersas por agitación continua. Se utiliza principalmente para la polimerización del PVC (Poli(cloruro de vinilo)).

Es similar a la polimerización en masa, pero en lugar de polimerizar todo el volumen, se polimerizan gotitas individuales.

Características Clave de la Polimerización en Suspensión

• Monómeros insolubles en agua.
• La agitación es necesaria para impedir la agregación de las gotas.
• El comportamiento cinético dentro de las gotitas es muy parecido al comportamiento de polimerización en masa.
• El disolvente (fase continua) favorece la transferencia de calor.
• El iniciador se encuentra disuelto en el monómero (dentro de la gota).
• Las gotas se estabilizan con alcohol polivinílico o carboximetilcelulosa, pero sin formar micelas.
• La velocidad de polimerización en el interior de las gotas es mayor que en el proceso en masa, ya que se puede calentar más sin perder el monómero por evaporación.
• La viscosidad del medio no cambia significativamente.

Ventajas e Inconvenientes de la Polimerización en Suspensión

Ventajas

• Los productos (perlas de polímero) se pueden separar fácilmente.
• El producto puede ser utilizado directamente (tras el secado).
• Control simple de la temperatura.
• Fácil manejo.

Inconvenientes

• El polímero se contamina con el agente dispersante o el disolvente.
• Las gotas pueden coagular si la agitación es insuficiente o inestable.
• Necesidad de separación, lavado y secado de las perlas de polímero.
• Eliminar el agua residual requiere esfuerzo y coste energético.
• Limitada solo a monómeros compatibles con la polimerización radicalaria.