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Estudio de la cinética de polimerización en emulsión de estireno mediante la técnica de fraccionamiento por flujo bajo un campo de flujo asimétrico
SHIRLEY CARRO SANCHEZ
Acceso Abierto
Atribución-NoComercial-SinDerivadas
Doctorado en tecnología de polímeros
Este trabajo tiene el propósito de aportar información que ayude a aclarar aspectos de la cinética de polimerización en emulsión que han generado controversia en la literatura, así como estudiar las condiciones bajo las cuales dicha cinética puede ser modificada. Para este fin, se realizaron polimerizaciones en emulsión de estireno empleando condiciones de reacción similares a las de trabajos cuyos resultados han generado controversia. La cuantificación de la evolución del número de partículas (1V), así como la determinación de la distribución de tamaño de partículas (DTP) se llevó a cabo utilizando dispersión de luz dinámica (DLS) y una técnica de separación denominada "Fraccionamiento por flujo bajo un campo de flujo asimétrico" (AFFFF o AF 4, proveniente de sus siglas en inglés). El intervalo de resolución de la última técnica permite detectar la presencia de partículas tan pequeñas, como las obtenidas en la primera etapa de la polimerización en emulsión. La parte experimental, además de utilizar la técnica AF4 para medir la DTP de las muestras de reacción, se complementa con el seguimiento de la Rp por calorimetría y gravimetría, puesto que éste parámetro es sensible a la coagulación de partículas. Cabe mencionar que, el empleo en conjunto de éstas técnicas no ha sido utilizado anteriormente, al menos para el estudio del fenómeno de nucleación. Coincidiendo con otros investigadores, y contrariamente a lo que establece la concepción clásica, se encontró que la Rp no es constante durante el intervalo II de la polimerización en emulsión. En contraste, mediante AF4 se encontró que la evolución de N es consistente con la descripción clásica, es decir,N es constante durante dicho intervalo, lo cual es opuesto a lo observado mediante otras técnicas con menor resolución. Los resultados de AF4 indican que el incremento en laRp se debe a otros factores y no al aumento enN durante el intervalo II. Durante la evolución de laRp se detectó la presencia de un mínimo, el cual parece ser producto de la coagulación limitada de partículas.
Esta coagulación también puede observarse al analizar la evolución de la DTP y Nmediante AF4. Pese a la presencia de tal coagulación, se detectaron por medio de AF4, DTPs bimodales (las cuales no habían sido detectadas mediante otras técnicas) o con sesgos negativos. En el caso de las DTPs bimodales, uno de los picos corresponde a partículas con diámetros menores a 20 nm; esto es, se tiene la presencia de partículas recién formadas lo cual es consistente cualitativamente con las predicciones de un MA modelo matemático [J Polym Sci Part A: Polym Chem, 38, 2201-2218, 2219-223 1, 2000] que desprecia la coagulación de partículas. Los resultados encontrados mediante AF4 tienen una implicación importante en el mecanismo de nucleación, pues la presencia de DTPs bimodales indica que la coagulación de las partículas precursoras no es tan significativa como debería esperarse de acuerdo a las predicciones de modelos cinéticos basados en el mecanismo coagulativo.
2006
Tesis de doctorado
QUÍMICA
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