Continuous emulsion copolymerization of vac-veova10. From lab-scale to pilot plant

Resumen

Hoy en día, la polimerización en emulsión del VAc-VeoVa10 se lleva a cabo en reactores semicontinuos,pero debido a la creciente demanda de este producto, la intensificación de procesos haconllevado a la substitución de los reactores discontinuos o semi-continuos por sistemas continuos. Poreste motivo, el objetivo de esta tesis consistió en intensificar el proceso de polimerización en emulsión deVAc-VeoVa10 estabilizado por PVOH en dos reactores continuos de mezcla perfecta en serie. Para ello,se estudió el efecto que las diferentes variables de operación tenían sobre las propiedades coloidales y enla microestructura del copolímero formado.En primer lugar, se llevaron a cabo reacciones en un reactor semicontinuo para tener productos dereferencia y comparar después los látex obtenidos en el reactor continuo. Se estudió el efecto del tipo deiniciador y el surfactante en la cinética de polimerización y la microestructura del polímero formado. Sevio que el surfactante reducía la entrada de radicales debido a la transferencia de cadena al PVOH. Esteefecto era más pronunciado para KPS/NaMS que para TBHP/AsAc, ya que los radicales formados conKPS eran más hidrofílicos y no podían entrar directamente a las partículas de polímero.Con el modelo matemático desarrollado, se descubrió que el gel que se medía experimentalmenteestaba afectado por la presencia del PVOH, debido a la insolubilidad de este surfactante en THF. Por ello,se desarrolló un nuevo método para determinar el gel real y el peso molecular correcto del polímero.Se construyó el reactor continuo con dos reactores de mezcla perfecta en serie y se estudió el efecto dediferentes variables de operación (temperatura, tiempo de residencia, tipo de iniciador, concentración delemulsificante, etc.) en la microestructura del copolímero y las propiedades coloidales. Se observó que losiones extraídos de la pared de los reactores de acero inoxidable afectaban en la cinética dedescomposición del par redox. Además, se desarrolló un modelo matemático para el proceso continuo,considerando un sistema totalmente segregado. Se vio que la entrada de radicales era menor que en elproceso semicontinuo ya que en las reacciones de continuo hay más cantidad del PVOH en el reactor, porlo que se esperaba mayor abstracción del hidrogeno del PVOH.Para terminar, se aumentó la escala del proceso y se estudio el efecto de las condiciones del proceso en unplanta piloto. Se vio que dividiendo la alimentación del iniciador entre los dos reactores era posiblecontrolar el calor de la reacción. Se obtuvieron tamaños de partícula mayores que en el laboratorio, que seatribuyo al diferente sistema de mezclado usado en planta piloto.