Polimerización en solución
La polimerización en solución es un método de polimerización industrial. En este procedimiento, un monómero se disuelve 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 disolvente, reduciendo la velocidad de reacción. Además, la viscosidad de la mezcla de reacción se reduce, impidiendo la autoaceleración a altas concentraciones de monómero. Una disminución de la viscosidad de la mezcla de reacción por dilución también favorece 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 deseada, se debe eliminar el exceso de disolvente para obtener el polímero puro. En consecuencia, la polimerización en solución se utiliza principalmente en aplicaciones en las que se desea de todos modos la presencia de un disolvente, como es el caso de los barnices y los adhesivos. Otra aplicación de las soluciones de polímeros incluye la fabricación de fibras mediante hilado húmedo o seco o películas de plástico.
Las desventajas de la polimerización en solución son la disminución de la concentración de monómero e iniciador, lo que conduce a una reducción de la velocidad de reacción, un menor volumen de utilización del reactor, un coste adicional del proceso relacionado con el reciclado del disolvente, la toxicidad y otros impactos ambientales de la mayoría de los disolventes 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 por completo la transferencia de cadena al disolvente y, por lo tanto, es difícil obtener un producto de peso molecular muy alto. A partir de disolventes comunes, especialmente los hidrocarburos clorados son susceptibles a la transferencia de cadena en la polimerización radical. 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 utilizando la ecuación de Mayo.
Polímeros industrialmente importantes producidos por la polimerización de solución
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 por polimerización radicalaria en solución acuosa y se utilizan como espesantes, adhesivos o floculantes.
Los homopolímeros y copolímeros de acrilato y metacrilato se obtienen mediante polimerización radical en tolueno-acetona para aplicaciones de recubrimiento.
Polietileno (HDPE, LLDPE): algunos grados se obtienen mediante polimerización por coordinación en solventes de hidrocarburos con un punto de ebullición elevado (temperatura superior a la de la solución de PE). La ventaja de este proceso es su alta tasa de propagación, lo que permite cambios rápidos de grados de producto.
El polibutadieno cis alto (BR) se fabrica mediante polimerización por coordinación en hidrocarburos.
El caucho de estireno-butadieno en solución (sSBR) se produce mediante polimerización aniónica en hidrocarburos, lo que da como resultado un caucho con mejores propiedades para la fabricación de neumáticos que el caucho de polimerización en emulsión.
El acetato de polivinilo, que se utiliza también para la producción de alcohol polivinílico, se fabrica mediante polimerización radical en solución de metanol.
Los polibutadienos líquidos se obtienen por polimerización aniónica o radical en soluciones de hidrocarburos.
Caucho butílico (IIR) obtenido por copolimerización catiónica a baja temperatura de isobutileno con isopreno en solución de etileno o cloruro de metilo.
Las poliamidas aromáticas (por ejemplo, Kevlar y Nomex) se obtienen por 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 que se utiliza en pañales desechables.
Véase también
- Polimerización de dispersión
- Dispersión de la emulsión
- Superabsorbente polímero
Referencias
- ^ Mayo, Frank R. (diciembre de 1943). "Transferencia de la cadena en la polimerización de la estireno: la reacción de los solventes con los radicales libres 1". Journal of the American Chemical Society. 65 (12): 2324 –2329. doi:10.1021/ja01252a021. ISSN 0002-7863.
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