Modelagem matemática e estudo experimental de sistemas de polimerização em emulsão.
| Ano de defesa: | 1999 |
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| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-15092025-150257/ |
Resumo: | O trabalho compreendeu o estudo experimental e a modelagem matemática de processos de polimerização em emulsão. O modelo matemático apresentado é genérico para processos de copolimerização em emulsão em reator de batelada e permite prever aevolução temporal de conversão, tamanho médio das particulas, composição do copolímero e número de partículas. O modelo foi validado com dados experimentais da literatura para quatro sistemas: S/MMA (estireno/metacrilato de metila), S/BA(estireno/acrilato de butila), MMA/BA (metacrilato de metila/acrilato de butila) e MMA/VA (metacrilato de metila/acetato de vinila). Os dados cobrem uma ampla faixa de variação de concentração de iniciador, concentração de emulsificante, relaçãomonômero/água e composição. O modelo foi modificado para incluir aspectos da homopolimerização de acetato de vinila estabilizada com emulsificante aniônico (lauril sulfato de sódio) e com colóide protetor (álcool polivinílico). Neste últimocaso, são consideradas no modelo as reações de enxerto (\"grafting\") de acetato de vinila com o álcool polivinílico. Os resultados experimentais e simulados indicam os efeitos das concentrações de iniciador, de emulsificante e de monômero sobre aconversão e o tamanho médio das partículas. O tipo de estabilizante tem grande influência sobre o tamanho das partículas. As previsões do modelo apresentaram concordância satisfatória com os dados experimentais. Apesar de serrelativamentesimples e de apresentar poucos parâmetros ajustáveis, o modelo engloba as principais características dos sistemas e mostrou-se capaz de representar corretamente o comportamento das principais variáveis do processo para diferentes sistemas em umaampla faixa de condições operacionais. |
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Modelagem matemática e estudo experimental de sistemas de polimerização em emulsão.Untitled in englishEmulsion polymerizationPolimerização em emulsãoO trabalho compreendeu o estudo experimental e a modelagem matemática de processos de polimerização em emulsão. O modelo matemático apresentado é genérico para processos de copolimerização em emulsão em reator de batelada e permite prever aevolução temporal de conversão, tamanho médio das particulas, composição do copolímero e número de partículas. O modelo foi validado com dados experimentais da literatura para quatro sistemas: S/MMA (estireno/metacrilato de metila), S/BA(estireno/acrilato de butila), MMA/BA (metacrilato de metila/acrilato de butila) e MMA/VA (metacrilato de metila/acetato de vinila). Os dados cobrem uma ampla faixa de variação de concentração de iniciador, concentração de emulsificante, relaçãomonômero/água e composição. O modelo foi modificado para incluir aspectos da homopolimerização de acetato de vinila estabilizada com emulsificante aniônico (lauril sulfato de sódio) e com colóide protetor (álcool polivinílico). Neste últimocaso, são consideradas no modelo as reações de enxerto (\"grafting\") de acetato de vinila com o álcool polivinílico. Os resultados experimentais e simulados indicam os efeitos das concentrações de iniciador, de emulsificante e de monômero sobre aconversão e o tamanho médio das partículas. O tipo de estabilizante tem grande influência sobre o tamanho das partículas. As previsões do modelo apresentaram concordância satisfatória com os dados experimentais. Apesar de serrelativamentesimples e de apresentar poucos parâmetros ajustáveis, o modelo engloba as principais características dos sistemas e mostrou-se capaz de representar corretamente o comportamento das principais variáveis do processo para diferentes sistemas em umaampla faixa de condições operacionais.The main purpose of this work was the experimental study and mathematical modeling of emulsion polymerization processes. A general mathematical model for emulsion copolymerization processes in batch reactor is presented. The model predicts the time-history of monomer conversion, average particle size, copolymer composition and number of particles. The model was tested and validated with experimental data taken from the literature, for four different copolymerization systems: S/MMA (styrene/methyl methacrylate), S/BA (styrene/butyl acrylate), MMA/BA (methyl methacrylate/butyl acrylate) and MMA/VA (methyl methacrylate/vinyl acetate). The data covered wide ranges of initiator concentration, emulsifier concentration, monomer-to-water ratio, and composition. The model was further modified to account for particular aspects of homopolimerization of vinyl acetate with conventional anionic emulsifier (sodium lauryl sulfate) and polymeric stabilizer (polyvinyl alcohol). In this last case, grafting reactions with polyvinyl alcohol were included in the model. Experimental and simulated results indicate the effects of initial emulsifier, initiator and monomer concentrations upon the conversion versus time curves and particle size evolution. The type of emulsifier plays a role on the average particle size. Model predictions presented satisfactory agreement with the experimental data. Despite of the model simplicity and the reduced number of adjustable parameters, the model accounts for the basic features of the emulsion polymerization processes, and was able to represent well the trends of the main process variables for different systems over a wide range of operating conditions.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPGiudici, ReinaldoCasella, Esleide Lopes1999-07-19info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-15092025-150257/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-09-15T18:07:05Zoai:teses.usp.br:tde-15092025-150257Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-09-15T18:07:05Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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O trabalho compreendeu o estudo experimental e a modelagem matemática de processos de polimerização em emulsão. O modelo matemático apresentado é genérico para processos de copolimerização em emulsão em reator de batelada e permite prever aevolução temporal de conversão, tamanho médio das particulas, composição do copolímero e número de partículas. O modelo foi validado com dados experimentais da literatura para quatro sistemas: S/MMA (estireno/metacrilato de metila), S/BA(estireno/acrilato de butila), MMA/BA (metacrilato de metila/acrilato de butila) e MMA/VA (metacrilato de metila/acetato de vinila). Os dados cobrem uma ampla faixa de variação de concentração de iniciador, concentração de emulsificante, relaçãomonômero/água e composição. O modelo foi modificado para incluir aspectos da homopolimerização de acetato de vinila estabilizada com emulsificante aniônico (lauril sulfato de sódio) e com colóide protetor (álcool polivinílico). Neste últimocaso, são consideradas no modelo as reações de enxerto (\"grafting\") de acetato de vinila com o álcool polivinílico. Os resultados experimentais e simulados indicam os efeitos das concentrações de iniciador, de emulsificante e de monômero sobre aconversão e o tamanho médio das partículas. O tipo de estabilizante tem grande influência sobre o tamanho das partículas. As previsões do modelo apresentaram concordância satisfatória com os dados experimentais. Apesar de serrelativamentesimples e de apresentar poucos parâmetros ajustáveis, o modelo engloba as principais características dos sistemas e mostrou-se capaz de representar corretamente o comportamento das principais variáveis do processo para diferentes sistemas em umaampla faixa de condições operacionais. |
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