Solution styrene polymerization in a millireactor.

As características inovadoras dos microreatores permitem a produção de novos materiais. O presente trabalho analisa o comportamento do milirreator ASIA da Syrris para a polimerização de estireno em solução. Realizaram-se polimerizações á 100 °C e 115 °C, usando peróxido de benzoíla como iniciador e tolueno como solvente. Testaram-se diferentes razões monômero solvente e diferentes quantidades de iniciador, além de variar o tempo de residência entre 5 e 80 minutos. As variações dos parâmetros envolvidos nesse milirreator proporcionou conversões de 9% até quase 70%, com pesos moleculares numéricos entre 6,000 e 50,000 g/mol. Não houve entupimento no reator, permitindo a aplicação de condições mais agressivas e melhor controladas. Fez-se uma primeira tentativa de modelagem, usando o modelo do PFR e, em seguida, da dispersão axial. Usou-se o método dos momentos para computar as médias da distribuição do peso molecular. As simulações forneceram uma razoável previsão da conversão e do peso molecular médio para os experimentos mais diluídos, mas se distanciaram para os casos com maior concentração de monômero e com maior polidispersão, sendo isso provavelmente resultado do desvio do comportamento de fluxo em pistão. Portanto, o milirreator ASIA é capaz de controlar bem as reações de polimerização, (proporcionando baixos valores do índice de polidispersão), além de fornecer valores satisfatórios de conversão (tendo em conta do seu pequeno tamanho). O sucesso no controle das polimerizações pode certamente permitir o scale-up de um reator com tais características, de forma a empregá-lo para produtividades maiores de polímeros com boa qualidade.The innovative characteristics of microreactors allow producing new materials. The present work analyses the behavior of the Syrris ASIA millireactor for the solution polymerization of styrene. The polymerizations were carried out at 100 °C and 115 °C, using benzoyl peroxide as initiator and toluene as solvent. Different monomer to solvent ratios and initiator quantities have been tested, besides varying the residence time from 5 to 80 minutes. The variations of the parameters involved in this millireactor gave conversions from 9% to almost 70%, with numerical molecular weights ranging from 6,000 to 50,000 g/mol. No plugging happened, opening the possibility of more aggressive and well controlled applications. A first attempt of modeling was made, using the PFR model and the dispersion model. The method of moments was adopted to compute the means of the molecular weight distribution. The simulations gave a good prediction of conversion and average molecular weight for the more diluted experiments, but partially deviated for higher monomer contents with larger polydispersities, meaning a larger discrepancy from plug flow for the millireactor. In general, the millireactor ASIA can be concluded to control polymerization reactions well (giving low polydispersity index values), besides giving satisfactory conversion values (considering its small size). Succeeding in controlling polymerizations can provide a reactor with characteristics of being scaled up and employed in greater productivities, ensuring good polymer qualities