Polimerización en la que el polímero se forma en monómero, o en gotitas de monómero-disolvente
en una fase continua que no es disolvente tanto para el monómero como para el polímero formado.Nota 1 : En la polimerización en suspensión, el iniciador se encuentra principalmente en la fase monomérica.
Nota 2 : Las gotas de monómero o de monómero-disolvente en la polimerización en suspensión tienen
diámetros que normalmente superan los 10 μm. [1]
En química de polímeros , la polimerización en suspensión es un proceso de polimerización radical heterogénea que utiliza agitación mecánica para mezclar un monómero o una mezcla de monómeros en una fase líquida , como agua, mientras los monómeros se polimerizan , formando esferas de polímero. [2] Las gotitas de monómero (tamaño del orden de 10-1000 μm) están suspendidas en la fase líquida . Las gotitas de monómero individuales pueden considerarse como si estuvieran experimentando polimerización en masa . La fase líquida fuera de estas gotitas ayuda a una mejor conducción del calor y, por lo tanto, a moderar el aumento de temperatura.
Al elegir una fase líquida para la polimerización en suspensión, generalmente se prefieren una baja viscosidad , una alta conductividad térmica y una baja variación de la viscosidad a temperatura. La principal ventaja de la polimerización en suspensión sobre otros tipos de polimerización es que se puede lograr un mayor grado de polimerización sin evaporación del monómero. Durante este proceso, a menudo existe la posibilidad de que estas gotitas de monómero se adhieran entre sí y provoquen la formación de crema en la solución. Para evitar esto, la mezcla se agita cuidadosamente o a menudo se agrega un coloide protector . Uno de los agentes de suspensión más comunes es el alcohol polivinílico (PVA). [3] Por lo general, la conversión del monómero se completa a diferencia de la polimerización en masa , y el iniciador utilizado en esta es soluble en monómero.
Este proceso se utiliza en la producción de muchas resinas comerciales, incluido el cloruro de polivinilo (PVC), un plástico ampliamente utilizado, resinas de estireno que incluyen poliestireno , poliestireno expandido y poliestireno de alto impacto , así como poli(estireno-acrilonitrilo) y poli(metacrilato de metilo) . [4]
La polimerización en suspensión se divide en dos tipos principales, dependiendo de la morfología de las partículas resultantes. En la polimerización en perlas, el polímero es soluble en su monómero y el resultado es una perla suave y translúcida. En la polimerización en polvo, el polímero no es soluble en su monómero y la perla resultante será porosa e irregular. [5] La morfología del polímero se puede cambiar añadiendo un diluyente de monómero , un líquido inerte que es insoluble con la matriz líquida. El diluyente cambia la solubilidad del polímero en el monómero y proporciona una medida de control sobre la porosidad del polímero resultante. [6]
Las perlas de polímero resultantes pueden tener un tamaño que va desde los 100 nm hasta los 5 mm. El tamaño depende de la velocidad de agitación, la fracción de volumen de monómero, la concentración e identidad de los estabilizadores utilizados y las viscosidades de los diferentes componentes. La siguiente ecuación derivada empíricamente resume algunas de estas interacciones:
d es el tamaño medio de partícula, k incluye parámetros relacionados con el diseño del recipiente de reacción, D v es el diámetro del recipiente de reacción, D s es el diámetro del agitador, R es la relación de volumen del monómero con la matriz líquida, N es la velocidad de agitación, ν m y ν l son la viscosidad de la fase monomérica y la matriz líquida respectivamente, ε es la tensión interfacial de las dos fases y C s es la concentración de estabilizador. La forma más común de controlar el tamaño de partícula es cambiar la velocidad de agitación. [6]
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