Polímeros: Ciência e Tecnologia
https://revistapolimeros.org.br/article/doi/10.1590/S0104-14282007000200016
Polímeros: Ciência e Tecnologia
Review Article

Uma Revisão Sobre os Processos de Polimerização em Suspensão

A Review on Suspension Polymerization Processes

Pinto, José Carlos; Lima, Enrique L.; Machado, Fabricio

Downloads: 3
Views: 2122

Resumo

Inúmeros processos podem ser utilizados para produção de materiais poliméricos. Cada processo apresenta características peculiares, que permitem produzir resinas com as mais variadas propriedades, visando a diferentes aplicações do material polimérico final. Os processos de polimerização em suspensão são bastante empregados para produção de resinas poliméricas por apresentarem muitas vantagens, como a facilidade de separação, fácil remoção de calor e controle de temperatura e, principalmente, pelos baixos níveis de impureza e de aditivação no produto final. Por isso, processos de polimerização em suspensão são apropriados para obtenção de produtos para aplicações biotecnológicas e médicas, dentre outras. O objetivo principal deste trabalho é apresentar uma discussão dos aspectos fundamentais inerentes aos processos de polimerização em suspensão, visando a uma compreensão do efeito das principais variáveis de processo sobre o desempenho de polimerizações em suspensão. Mostra-se também que a espectroscopia do infravermelho próximo (NIRS) pode ser muito útil para permitir o monitoramento e o controle em tempo real de processos de polimerização em suspensão, para a obtenção de materiais poliméricos com características especiais.

Palavras-chave

Polimerização, suspensão, espectroscopia, infravermelho próximo

Abstract

Several processes can be employed for manufacturing polymer materials. Each process presents some intrinsic features that lead to production of resins with peculiar properties, which define the end-use application of the final polymeric material. Suspension polymerization processes are extensively used because of their many advantages, such as the easy separation of the polymer particles, easy removal of the heat of reaction, easy temperature control and low levels of impurities and additives in the final polymer material. For this reason, suspension polymerization processes are suitable to produce polymer resins for biotechnological and medical applications. The main objective of this work is to discuss the fundamental aspects of suspension polymerization processes, focusing upon the effects of the main process variables on the performance of suspension polymerizations. Additionally, it is shown that near infrared spectroscopy (NIRS) can be useful for monitoring and real time control of suspension processes, allowing for production of polymer beads with controlled morphology.

Keywords

Polymerization, suspension, spectroscopy, near infrared

References



1. Kiparissides, C. - Chem. Eng. Sci., 51, p.1637 (1996).

2. Dowding, P. J. & Vicent, B. - Coll. Surf. A: Physicochem. Eng. Asp., 161, p.259 (2000).

3. Peixoto, L. S.; Machado, F.; Niemeyer, M. A. L.; Espinosa, G.; Melo, P. A.; Nele, M. & Pinto, J. C. - Macromol. Symp., 243, p.190 (2006).

4. Lenzi, M. K.; Machado, F.; Lima, E. L.; Pinto, J. C. - J. Appl. Polym. Sci., 89, p.3021 (2003).

5. Santos, J. G. F.; Peixoto, L. S.; Nele, M.; Melo, P. A. & Pinto, J. C. - Macromol. Symp., 243, p.1 (2006).

6. Lemos, L.; Nele, M.; Melo, P. & Pinto, J. C. - Macromol. Symp., 243, p.13-23 (2006).

7. Yuan, H. G.; Kalfas, G. & Ray, W. R. - Macromol. Sci. - Rev. Macromol. Chem. Phys., C31, p.215 (1991).

8. Tang, L. G.; Weng, Z. X. & Pan, Z. R. - Eur. Polym. J., 32, p.1139 (1996).

9. Askari, F.; Nafisi, S.; Omidian, H. & Hashemi, S. A. - J. Appl. Polym. Sci., 50, p.1851 (1993).

10. Omidian, H.; Hashemi, S. A. & Nafisi, S. - J. Appl. Polym. Sci., 54, p.241 (1994).

11. Liu, Z. & Brooks, B. W. - Polymer, 40, p.2181 (1999).

12. Lenzi, M. K.; Lima, E. L. & Pinto, J. C. - Polim. Cienc. Tecnol., 14, p.112 (2004).

13. Lenzi, M. K.; Cunningham, M. F.; Lima, E. L. & Pinto, J. C. - J. Appl. Polym. Sci., 96, p.1950 (2005).

14. Gu, Q.; Lin, Q.; Hu, C. & Yang, B. - J. Appl. Polym. Sci., 95, p.404 (2005).

15. Odian, G. - “Principles of Polymerization”, New York: Wiley- Interscience (2004).

16. Araújo, P. H. H. & Pinto, J. C. - Braz. J. Chem. Eng., 17, p.383 (2000).

17. Sáenz, J. M. & Asua, J. M. - Coll. Surf. A: Physicochem. Eng. Asp., 153, p.61 (1999).

18. Cao, K.; Yu, J.; Li, B. G.; Li, B. F. & Pan, Z. R. - Chem. Eng. J., 78, p.211 (2000).

19. Cunningham, M. F. - Polym. React. Eng., 7, p.231 (1999).

20. Schork, F. J.; Luo, Y.; Smulders, W.; Russum, J. P.; Butté, A. & Fontenot, K. - Adv. Polym. Sci., 175, p. 129 (2005).

21. Pollaco, G.; Semino, D. & Palla, M. - Polym. Eng. Sci., 36, p.2088 (1996).

22. Chatzi, E. G. & Kiparissides, C. - Chem. Eng. Sci., 49, p.5039 (1994).

23. Lazrak, N.; Bolay, N. L. E. & Ricard, A. - Eur. Polym. J. 34, p.1637 (1998).

24. Santos, A. F.; Lima, E. L. & Pinto, J. C. - J. Appl. Polym. Sci., 70, p.1737 (1998).

25. Santos, A. F.; Lima, E. L. & Pinto, J. C. - Polim. Cienc. Tecnol., p.39 (1999).

26. Santos, A. F.; Lima, E. L. & Pinto, J. C. - J. Appl. Polym. Sci., 77, p.453 (2000).

27. Kalfas, G.; Yuan, H. & Ray, W. H. - Ind. Eng. Chem. Res., 32, p.1831 (1993).

28. Shaghaghi, S.; Mahdavian, A. R. - Polym. Plast. Technol. Eng. 45, p.109 (2006).

29. Georgiadou, S. & Brooks, B. - Chem. Eng. Sci., 61, p.6892 (2006).

30. Jonsson, M.; Nordin, O.; Malmstrom, E. & Hammer, C. - Polymer, 47, p.3315 (2006).

31. Nunes, D. S. S. & Coutinho, F. M. B. - Eur. Polym. J., 38, p.1159 (2002).

32. Araújo, O. - ‘‘Estudo Experimental e Modelagem Matemática do Processo de Polimerização em Emulsão de Acetato de Vinila’’, 1992, Escola Politécnica da USP, SP, Brasil.: São Paulo.

33. Mark, F. G.; Bikales, N. M.; Overberger, C. G. & Menges, G. - “Encyclopedia of Polymer Science Technology”, New York: John Wiley & Sons (1989).

34. Lee, S. G.; Kim, J. P.; Kwon, I. C.; Shin, D. S.; Han, S. S. & Lyoo, W. S. - J. Appl. Polym. Sci., 101, p.4064 (2006).

35. Wolff, E. H. P.; René Bos, A. N. - Ind. Eng. Chem. Res., 36, p.1163 (1997).

36. Dotson, N. A.; Galván, R.; Laurence, R. L. & Tirrel, M. - “Polymerization Process Modeling”, New York: VCH Publishers (1996).

37. Kresser, T. O. J. - “Polyolefin Plastics”, New York: Van Nostrand Reinhold Company (1969).

38. Dubé, M. A.; Soares, J. B. P.; Pendilis, A.; Hamielec, A. E. - Ind. Eng. Chem. Res., 36, p.966 (1997).

39. Tsouris, C. & Tavlarides, L. L. - AIChE J., 40, p.395 (1994).

40. Wright, H. & Ramkrishna, D. - AIChE J., 40, p.767 (1994).

41. Jahanzad, F.; Sajjadi, S. & Brooks, B. W. - Ind. Eng. Chem. Res., 44, p.4112 (2005).

42. Kotoulas, C. & Kiparissides, C. - Chem. Eng. Sci., 61, p.332 (2006).

43. Abu-Ayana, Y. & Mohsen, R. - Polym. Plast. Technol. Eng., 44, p.1503 (2005).

44. Lyoo, A. S.; Park, C. S.; Choi, K. H.; Kwak, J. W.; Yoon, W. S. & Noh, S. K. - Polym. Plast. Technol. Eng., 44, p.475 (2005).

45. Vivaldo-Lima, E.; Wood, P. E.; Hamielec, A. E. & Penlidis, A. - Ind. Eng. Chem. Res., 36, p.939 (1997).

46. Mikos, A. G.; Takoudis, C. G. & Peppas, N. A. - J. Appl. Polym. Sci., 31, p.2647 (1986).

47. Machado, R. A. F.; Pinto, J. C.; Araújo, P. H. H. & Bolzan, A. - Braz. J. Chem. Eng., 17, p.395 (2000).

48. Alvarez, J.; Alvarez, J. & Hernandez, M. - Chem. Eng. Sci., 49, p.99 (1994).

49. Maggioris, D.; Goulas, A.; Alexopoulos, A. H.; Chatzi, E. G. & Kiparissides, C. - Comp. Chem. Eng., p.S315 (1998).

50. Maggioris, D.; Goulas, A.; Alexopoulos, A. H.; Chatzi, E. G. & Kiparissides, C. - Chem. Eng. Sci., 55, p.4611 (2000).

51. Kalfas, G.; Yuan, H.; Ray, W. H. - Ind. Eng. Chem. Res., 32, p.1822 (1993).

52. Crowley, T. J. & Choi, K. - J. Proc. Cont., 6, p.119 (1996).

53. Chiu, W. Y.; Carrat, G. M. & Soong, D. S. - Macromolecules, 16, p.348 (1983).

54. Maschio, G.; Bello, T. & Scali, C. - Chem. Eng. Sci., 49, p.5071 (1994).

55. Sharma, D. K. & Soane, D. S. - Macromolecules, 21, p.700 (1988).

56. Ray, A. B.; Saraf, D. N. & Gupta, S. K. - Polym. Eng. Sci., 35, p.1290 (1995).

57. Dua, V.; Saraf, D. N. & Gupta, S. K. - J. Appl. Polym. Sci., 59, p.749 (1996).

58. Srinivas, T.; Sivakumar, S.; Gupta, S. K. & Saraf, D. N. - Polym. Eng. Sci., 36, p.311 (1996).

59. Nagasubramanian, K. & Graessley, W. W. - Chem. Eng. Sci., 25, p.1549 (1970).

60. Baade, W.; Moritz, H. U. & Reichert, K. H. - J. Appl. Polym. Sci., 27, p.2249 (1982).

61. Friis, N. & Nyhagen, L. - J. Appl. Polym. Sci., 17, p.2311 (1973).

62. Yoo, K. Y.; Jeong, B. G. & Rhee, H. K. - Ind. Eng. Chem. Res., 38, p.4805 (1999).

63. Pinto, J. C. & Ray, W. H. - Chem. Eng. Sci., 36, p.367 (1995).

64. Schmidt, A. D. & Ray, W. H. - Chem. Eng. Sci., 36, p.1401 (1981).

65. O’neil, G. A.; Wisnudel, M. B. & Torkelson, J. M. - Macromolecules, 31, p.4537 (1998).

66. O’neil, G. A.; Wisnudel, M. B. & Torkelson, J. M. - AIChE J., 44, p.1226 (1998).

67. Zhang, S. X. & Ray, W. H. - Ind. Eng. Chem. Res., 36, p.1310 (1997).

68. Machado, F.; Lima, E. L. & Pinto, J. C. - J. Appl. Polym. Sci., 93, p.1077 (2004).

69. Machado, F.; Lima, E. L. & Pinto, J. C. - Ind. Eng. Chem. Res., 43, p.7324 (2004).

70. Machado, F.; Lima, E. L. & Pinto, J. C. - Ind. Eng. Chem. Res., 43, p.7312 (2004).

71. Crevecoeur, J. J.; Nelissen, L. & Lemstra, P. J. - Polymer, 40, p.3685 (1999).

72. Kawaguchi, Y.; Itamura, Y.; Onimura, K. & Oishi, T. - J. Appl. Polym. Sci., 96, p.1306 (2005).

73. Coote, M. L. & Davis, T. P. - Prog. Polym. Sci., 24, p.1217 (1999).

74. Johnson, A. F. - “Uses and Applications of Polymers”. Polymer Reactor Engineering, ed. McGreavy, C., New York: VCH Publishers1 (1994).

75. Lu, Q.; Weng, Z. X.; Shan, G. R.; Lai, G. Q. & Pan, Z. R. - J. Appl. Polym. Sci., 101, p.4270 (2006).

76. Cavalcanti, M. J. R. & Pinto, J. C. - J. Appl. Polym. Sci., p.1683 (1997).

77. Lu, Q.; Shan, G. R.; Weng, Z. X. & Huang, Z. M. - Acta Polym. Sin., 2, p.258 (2006).

78. Lu, Q.; Weng, Z.; Zhou, S.; Huang, Z. & Pan, Z. - Eur. Polym. J., 38, p.1337 (2002).

79. Billmeyer, F. W. - “Textbook of Polymer Science”, New York: John Wiley & Sons (1984).

80. Rosen, S. L. - “Fundamental Principles of Polymeric Materials”, New York: John Wiley & Sons (1993).

81. Finemam, M. & Ross, S. D. - J. Polym. Sci., 5, p.259 (1950).

82. Kelen, T. & Tüdõs, F. - J. Macromol. Sci. - Chem., A9, p.1 (1975).

83. Behnken, D. W. - J. Polym. Sci.: Part A, 2, p.645 (1964).

84. Tidwell, P. W. & Mortimer, G. A. - J. Polym. Sci.: Part A, 3, p.369 (1965).

85. Tidwell, P. W. & Mortimer, G. A. - J. Macromol. Sci. - Rev. Macromol. Chem., C4, p.281 (1970).

86. Greenley, R. Z. - J. Macromol. Sci. - Chem., A14, p.445 (1980).

87. Mark, F. G. & Norman, N. G. - “Encyclopedia of Polymer Science Technology”, New York: John Wiley & Sons (1971).

88. Burke, A. L.; Duever, T. A. & Pendilis, A. - Ind. Eng. Chem. Res., 36, p.1016 (1997).

89. Macgregor, J. F.; Jaeckle, C.; Kiparissides, C. & Koutoud, M. - AIChE J., 40, p.826 (1994).

90. Stephanopoulos, G. & Han, C. - Comp. Chem. Eng., 20, p.743 (1996).

91. Çetinkaya, S.; Zeybek, Z.; Hapoglu, H. & Alpbaz, M. - Comp. Chem. Eng., 30, p.1315 (2006).

92. Gattu, G. & Zafiriou, E. - Chem. Eng. J., 75, p.21 (1999).

93. Chen, D. C. H. & Pendilis, A. - J. Macromol. Sci. - Rev. Macromol. Chem. Phys., C30, p.1 (1990).

94. Macgregor, J. F.; Pendilis, A. & Hamielec, A. E. - Polym. Proc. Eng., 2, p.179 (1984).

95. Kammona, O.; Chatzi, G. E. & Kiparissides, C. - J. Macromol. Sci. - Rev. Macromol. Chem. Phys., C39, p.57 (1999).

96. Santos, A. F.; Machado, F.; Lenzi, M. K. & Pinto, J. C. - Polym. Plast. Technol. Eng., 44, p.1 (2005).

97. Lenzi, M. K.; Lima, E. L. & Pinto, J. C. - J. Near Infrared. Spectrosc., 14, p.179 (2006).

98. Bertran, E.; Blanco, M.; Maspoch, S.; Ortiz, M. C.; Sánchez, M. S. & Sarabia, L. A. - Chem. Intell. Lab. Syst., 49, p.215 (1999).

99. Blanco, M.; Coello, J.; Iturriaga, H.; Maspoch, S. & Pagés, J. - Anal. Chim. Acta, 384, p.207 (1999).

100. Wise, B. M. & Gallagher, N. B. - J. Proc. Cont., 6, p.329 (1996).

101. Kourti, T.; Lee, J. & Macgregor, J. F. - Comp. Chem. Eng., 20, p.S745 (1996).

102. Sánchez, M. S.; Bertran, E.; Sarabia, L. A.; Ortiz, M. C.; Blanco, M. & Coel ho, J. - Chem. Intell. Lab. Syst., 53, p.69 (2000).

103. Machado, F., “Modelagem e Controle da Composição em Sistema de Polimerização em Suspensão”. 2002, Tese de M.Sc, COPPE/UFRJ: Rio de Janeiro, Brasil.
588371197f8c9d0a0c8b471a polimeros Articles
Links & Downloads

Polímeros: Ciência e Tecnologia

Share this page
Page Sections