Modelagem e controle de sistemas de copolimerização em emulsão - Sayer, Cláudia. (UFRJ, 1999)
[PT]O mercado de borrachas sintéticas, tintas, vernizes e adesivos vem evoluindo para produtos com especificações cada vez mais estritas. Estas especificações se referem, por exemplo, às propriedades do polímero como composição e distribuição de pesos moleculares. A composição do copolímero é uma propriedade que afeta a quase todas as suas aplicações. Quanto ao peso molecular, característica que afeta todas as propriedades mecânicas e reológicas do polímero, o tipo de distribuição desejada depende muito da sua aplicação. Uma das maiores dificuldades do controle de sistemas de polimerização é a medição de variáveis relevantes para o processo (como as propriedades finais dos polímeros). Esta dificuldade advém das altas viscosidades do meio reacional e do usualmente grande número de fases presentes no sistema de polimerização em emulsão. Por outro lado, devido a esta natureza particulada dos sistemas em emulsão, a modelagem matemática destas reações é extremamente complexa. Neste trabalho foi realizado um estudo experimental de reações semi-contínuas de copolimerização em emulsão de acrilato de butila e metacrilato de metila com dodedil mercaptana como agente de transferência de cadeia. Em seguida foi desenvolvido um modelo matemático destas reações, incluindo a distribuição de pesos moleculares, sendo este modelo validado com os dados experimentais. Para finalizar foram elaboradas estratégias de controle ótimo que possibilitam a produção de um copolímero com composição e distribuição de pesos moleculares pré-especificadas em um tempo mínimo de reação.[EN]Synthetic rubber, paints, varnishes and adhesives are evolving to ever more strict specffications. Those specifications are related to polymer properties like composition and molecular weight distribution Copolymer composition affects almost all polymer applications. Molecular weight affects all mechanical and rheological polymer properties, while the desirable form of the molecular weight distribution depends strongly on its application. One of the major difficulties involved in polymerization reaction control is the measurement of relevant process variables (as, for instance, final polymer properties). This difficulty arises from the high viscosities presented by the reaction medium and from lhe usually high numbcr of phases present in emulsion polymerization systems. On lhe olhar hand, due to this particulate nature of emulsion systems, mathemalical modeling of these reactions is particularly complex. During this work an experimental study of semi-continuous emulsion copolymerization reactions of butyl acrylate and methyl methacrylate th dodecanethiol as chain transfer agent was carried out. The next step was lhe development of a mathematical model of those reactions, including lhe molecular weight distribution; this model was validated with experimental data. Finally several optimal control strategies were developed to allow lhe production of a copolymer with pre-specified composition and molecular weight distribution in a minimum reaction time.