Variabilization of the polymerization mediated by nitroxides (NRMP) in emulsion by means of variation of process parameters

A polimerização via radical livre controlada, também conhecida como "Living Free Radical Polymerization" (LFRP) tem recebido cada vez mais atenção como uma técnica para produção de polímeros com cadeias monodispersas. Em particular, distribuições de massas moleculares estreitas são obtidas, com polidispersidade muito próxima de um. Rotas convencionais para polimerizações como esta têm sido as iônicas, no entanto, elas são extremamente sensíveis a impurezas e tipo de solvente. Desta forma, processos de polimerização via radical livre, que são muito mais versáteis e robustos a impurezas, para a produção de polímeros com estruturas controladas via processo "controlado", tem se tornado uma importante alternativa. Neste projeto de pesquisa, foi feito um estudo em nível experimental para investigar a polimerização controlada mediada por nitróxidos (NMRP, do inglês, Nitroxide Mediate Radical Polymerization), utilizando-se a polimerização em emulsão. Esse tipo de polimerização apresenta alta versatilidade industrial e também um ganho ambiental, já que um solvente orgânico é, nesse caso, substituído por água. Um dos desafios enfrentados em processar a polimerização NMRP em emulsão foi à manutenção da água em seu estado líquido, já que o processo NMRP, utilizando-se TEMPO (2, 2, 6,6-tetrametil-1-piperidinoxil) como controlador, somente se dá a uma temperatura maior que 100ºC, o que exigiu a pressurização do sistema. As quantidades de surfactante (SDS) foram alteradas de forma sistemática: 5,00 7,50 e 10,00 g. Percebeu-se que, usando 5,00g de SDS, menores polidispersidades e massas moleculares foram alcançadas, o que prova uma relação entre esses parâmetros e o número de partículas nucleadas. A relação monômero/água (v/v) também foi alterada, a saber: 0,33, 0,55, 0,70 e 0,75. Percebeu-se que a relação 0,75 forneceu as menores polidispersidades e as maiores massas moleculares. Um estudo teórico realizado com o Software Gaussian 3.0 mostrou os valores da entalpia para a espécie alquociamina dormente e para a reação global.Controlled radicalar polymerization, known also by Living Free Radical Polymerization, has received every time more attention as being a technique for production of polymer with highly controlled microstructure. Particularly, narrow molecular weight distributions are reached, with polydispersity very close to one. Conventional routes for polymerizations like this has been the ionic, however, it is extremely sensitive to impurities and kind of solvent. This way, processes of polymerization via free radical, which are much more versatile and robust to impurities for the polymer production with controlled structures via "controlled process", has been an important alternative. In this work Nitroxide Mediated Radical Polymerization (NMRP) using TEMPO (2,2,6,6-tetrametyl-1-piperidinoxyl) as controller and emulsion polymerization was investigated. Conventional emulsion polymerization presents high industrial versatility, due to range of monomers that can be applied, and also an environmentally advantage, because an organic solvent is replaced by water. One of the challenges faced was keeping the water in liquid physical state, because the maximum efficiency of the process occurs at a temperature higher than 115ºC, what demanded the pressurization of the system. The quantities of surfactant (SDS) were systematically changed: 5.00, 7.50 and 10.00 g, respectively. It was perceived that using 5.00 g of SDS, lower values of polydispersity and molecular weight were obtained, what ensures a relation between such parameters and the number of nucleated particles. The relation monomer/water (v/v) was also changed, namely: 0.33, 0.55, 0.70 and 0.75. It was noticed that the relation 0.75 provided the lowest polydispersities and the highest molecular weights. The theoretical study performed with the Software Gaussian 3.0 showed the enthalpy values for the dormant alkoxyamine specie and for the global reaction