Polimerización en Solución

Publicado el marzo 28, 2018 por Todo En Polímeros

La polimerización en solución es un método de polimerización en donde se disuelve un monómero en un disolvente no reactivo que contiene un iniciador. En la polimerización en solución, el monómero, el iniciador y el polímero resultante son todos solubles en el disolvente o la mezcla de disolventes. Por lo general, la velocidad de la reacción es directamente proporcional a la concentración de monómero.

Habitualmente, se inicia una polimerización en solución con una concentración de monómero elevada (70% o más) usando una cantidad mínima de catalizador, iniciador y un disolvente con una constante de transferencia de cadena baja. A medida que avanza la reacción, se agrega más disolvente para regular la viscosidad y se agrega catalizador / iniciador adicional para ajustar la velocidad de reacción. La adición del iniciador es importante porque hacia el final de la polimerización el grado de dilución del monómero es extremadamente alto y, por lo tanto, la eficacia del iniciador es muy baja. En algunos casos, se pierde por transferencia de cadena con el solvente o por destrucción mutua de los radicales. Por lo tanto, son necesarias varias adiciones de iniciador hacia el final de la reacción para lograr un alto grado de polimerización.

Ajustar la concentración de monómero e iniciador también es importante por otras razones; cuanto menor es la concentración de monómero y cuanto mayor es la

concentración de iniciador, menor es el peso molecular promedio resultante porque hay más sitios reactivos. Por lo tanto, una alta concentración de monómero durante la etapa de crecimiento principal da como resultado un peso molecular promedio mayor. Una alta concentración de polímero en solución también puede aumentar la ramificación y la reticulación debido a la transferencia de cadena.

Un proceso de polimerización homogéneo tiene varias ventajas; el calor de polimerización se puede disipar fácilmente mezclando y enfriando por evaporación con o sin compresión del vapor y enfriamiento por reflujo. Además, el peso molecular se puede controlar fácilmente añadiendo agentes de transferencia de cadena (hidrocarburos halogenados o tioles) o ajustando la concentración de iniciador y monómero. Otra ventaja es que se obtienen polímeros puros después de la evaporación del disolvente.

La polimerización en solución tiene también una serie de desventajas. Por ejemplo, el disolvente puede actuar como un agente de transferencia de cadena que causa una disminución del peso molecular. (El peso molecular más bajo a veces se puede compensar por reticulación). Además, la velocidad de reacción en la polimerización en solución es a menudo menor que en la polimerización en emulsión y el monómero residual es más alto. Destilar el monómero no polimerizado a veces puede ser difícil. Otro inconveniente de la polimerización en solución es el aumento de la viscosidad con un grado de conversión creciente, es decir, con el aumento del peso molecular de las cadenas de polímero en crecimiento y el contenido de sólidos.

Los disolventes deben elegirse cuidadosamente para que no experimenten reacciones de transferencia de cadena con el polímero. Debido a que puede ser difícil eliminar el solvente del polímero viscoso terminado, la polimerización en solución se presta mejor a los polímeros que se usan comercialmente en forma de solución, tales como ciertos tipos de adhesivos y revestimientos superficiales. La polimerización en gas también se realiza con el uso de disolventes, como en la producción de polietileno. Otra aplicación de soluciones de polímeros es la fabricación de fibras mediante hilado en húmedo o en seco.

Este proceso es uno de dos utilizados en la producción de poliacrilato de sodio, un polímero super absorbente utilizado en pañales desechables.

Los polímeros más comúnmente producidos usando este método son el poliacrilonitrilo (PAN) y el ácido poliacrílico (PAA). La principal desventaja de la técnica de polimerización en solución es que, por inerte que sea el disolvente seleccionado, la transferencia de cadena al disolvente no puede descartarse por completo y, por lo tanto, es difícil obtener un producto de muy alto peso molecular.

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