Conception, modélisation et optimisation d'un procédé continu d'élaboration d'une dispersion stabilisée de particules de polystyrène dans un polyéther polyol

Accès restreint aux membres de l'Université de Lorraine jusqu'au 2012-10-23This study dealt with the development and the optimization of a new continuous process for making stable dispersions of polystyrene particles in a polyether polyol. The objective was to maximize the solid mass fraction in the mixture and to minimize the mean particles diameter, by maintaining stable dispersion. The bibliographical research showed the importance of the stabilizer and the operating conditions choices. Preliminary studies carried out in a batch reactor with different stabilizers led to select a polystyrene grafted polyol. A complete study of the synthesis of this stabilizer was carried out and transposed on a pilot scale.For to the continuous process, a complete pilot unit was built around a twin screw extruder. Once the operating conditions were optimized, two influencing parameters were identified (rate of stabilizer and concentration of polystyrene), thus an experimental design was developed. A simple model was created in order to determine the relationships between operating conditions and dispersion's quality. The use of multicriteria optimization process allowed determining the best compromises for making stable dispersions.Ces travaux de recherche ont porté sur la mise au point et l'optimisation d'un nouveau procédé continu d'élaboration de dispersions stabilisées de particules de polystyrène dans un polyéther polyol. L'objectif final était de parvenir à minimiser le diamètre moyen des particules et à maximiser le taux de solide dans le mélange tout en maintenant sa stabilité.L'étude bibliographique a montré l'importance du choix du stabilisant et des paramètres opératoires du procédé dans la formation de la dispersion. Une étude préliminaire menée en réacteur fermé avec différents stabilisants a conduit à sélectionner un polyol greffé polystyrène. Une étude complète a été réalisée pour mettre au point la synthèse de ce stabilisant et la transposer à l'échelle pilote.Le passage au procédé continu a nécessité la construction d'une unité pilote complète centrée autour d'une extrudeuse bi-vis. Apres optimisation des conditions opératoires, deux paramètres influents ont été mis en évidence : le taux de stabilisant et la concentration du taux de solide. A partir d'un plan d'expériences complet, un modèle simple a été établi rendant compte de l'influence des conditions opératoires sur la qualité des dispersions. L'optimisation multicritère du procédé et l'utilisation d'outils de génie décisionnel appropriés a permis de déterminer les meilleurs compromis pour l'élaboration des dispersions