Polímero estireno acrílico

Emulsión de agua de polímero estireno acrílico

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Nivel de Producción

ICI resinas tiene siete productos de este tipo. Estas son producidas en Argentina, Brasil y Uruguay. La venta de resinas en el año 2000 fue de 48.2 mil toneladas presentando un incremento del 9% respecto al año anterior.

Procesos químicos de fabricación

La polimerización en emulsión es un proceso heterogéneo complejo, hay muchos componentes presentes en la formulación que influencian tanto el proceso como el producto final. La formulación típica tiene monómero, agua como medio dispersante, emulsificante, iniciador y aditivos. La reacción se realiza también en agua, con peróxidos solubles en agua pero en lugar de agregarle un agente de suspensión como el alcohol polivinílico, se añade un emulsificante, que puede ser un detergente o un jabón. En esas condiciones el monómero se emulsifica, es decir, forma gotitas de un tamaño tan pequeño que ni con un microscopio pueden ser vistas. Estas micro gotitas quedan estabilizadas por el jabón durante todo el proceso de la polimerización, y acaban formando un látex de aspecto lechoso, del cual se hace precipitar el polímero rompiendo la emulsión. Posteriormente se lava, quedando siempre restos de jabón, lo que le imprime características especiales de adsorción de aditivos El monómero suele ser el componente fundamental, aunque suelen usarse co-monómeros para obtener las características deseadas en el polímetro final, en estos casos la reactividad relativa es un punto importante. Generalmente, en los procesos de polimerización en emulsión el monómero es prácticamente insoluble en agua. Es común usar un monómero soluble como el ácido acrílico para aumentar la solubilidad coloidal de las partículas y auxiliar a la estabilización esterica

La emulsión por polimerización es una reacción heterogénea no catalítica. El modelo de reacción mecanistico está basado en la mezcla de un monómero y un emulsionante en agua para devolver tanto gotas de monómero como monómero solubilizado en miscelas. El radical libre es generado en la fase acuosa y puede entrar tanto en la gota de monómero como en la miscela hinchada con monómero. Un proceso de polimerización por emulsión típico produce un diámetro promedio de gota de monómero de 30 mil nanómetros y un diámetro de miscela de alrededor de 5 nm. El radical libre preferencialmente entra en las miscelas hinchadas con monómero para iniciar la polimerización. Esta hipótesis esta apoyada por el argumento de que el diámetro de la partícula final es mucho menor que el diámetro de la gota y que el número correspondiente de partículas de látex es mucho mayor que el número de gotas de emulsión presentes al comienzo del proceso. La dependencia de partícula – número en concentración del emulsionante elevado a 0.6 y la concentración del iniciador elevado a la 0.4 también fue desarrollado y el trabajo experimental ha mostrado su aplicabilidad a monómeros relativamente insolubles en agua como el estireno debajo de una concentración de 3x 10 14 partículas/ml. La solubilidad en agua del estireno a 40º es 0.03 g/100g de H2O, mientras que el agregado de metanol la aumenta a alrededor del 3%. Generalmente el proceso de polimerización de emulsión se divide en 3 intervalos. La formación de partículas ocurre el intervalo I, y dependiendo de la solubilidad en agua del monómero normalmente termina cerca del 1 a 5 % de conversión. El intervalo II se caracteriza por el crecimiento de las partículas primarias y termina cuando la fase de monómero separado desaparece. En el intervalo III el volumen de la partícula decrece, esto es, la concentración del monómero en la partícula disminuye, con un incremento correspondiente en la viscosidad del polímero. La solubilización incluye el proceso de difusión de un monómero separado a la miscela. La emulsificación ocurre más allá del punto de saturación de monómeros de las miscelas con una mayor adición de monómero. El estireno es un monómero relativamente insoluble en agua a 50º C la concentración de saturación es 0.04g/100ml H2O. La presencia de 0.093M de palmitato de potasio (emulsionante) aumenta la solubilidad del estireno a 1.47g/100ml. Hay un fuerte efecto de la temperatura en la solubilización de un aceite en la solución acuosa de un emulsionante no iónico lo cual resulta de un cambio en el balance hidrofilico-lipofilico (HLB) del emulsionante. El tamaño de la gota de monómero emulsificado es crítico para alterar el mecanismo de polimerización de emulsión. Las mezclas de emulsionante aniónico y alcohol con grasas de cadena larga llevan a una distribución amplia de los tamaños de las gotas para el estireno. HLB y PIT indican la presencia de interacción monómero – emulsionante, y la tasa de reacción, viscosidad y tamaño de partícula están relacionados a esto.

Materias Primas

• Acrilato de butilo
• Estireno
• Ácido Acrílico
• Persulfato de sodio
• Bicarbonato de sodio
• NDDM
• Hidroquinona
• Agua
• Nonil fenol etoxidado con 25 mol de óxido de etileno sulfato de sodio
• Nonil fenol etoxidado con 25 mol de óxido de etileno

Aspectos Ambientales

El estireno entra al medio ambiente durante la manufactura, uso y disposición de productos que contienen estireno. Se puede encontrar en el aire, el agua o el suelo. Se degrada rápidamente en el aire, por lo general en uno o dos días. Se evapora de terrenos poco profundos y de aguas superficiales. No se adhiere fácilmente al suelo y a sedimentos. Es degradado por bacterias en el suelo y el agua. No parece acumularse en animales. La mitad del estireno en aguas superficiales se degrada en unos pocos días; sin embargo, en el agua subterránea se demora entre 6 semanas y 7.5 meses.En estudios de corta duración en animales que respiraron vapores de estireno se observó daño de la mucosa nasal. La exposición de larga duración produjo dañó en el hígado, sin embargo no hay ninguna evidencia de que esto ocurriría en seres humanos porque no hay datos en seres humanos acerca de los efectos de respirar bajos niveles de estireno por largo tiempo.También hay poca información en seres humanos acerca de los efectos de tragar o tocar estireno. Los estudios en animales demuestran que ingerir altos niveles de estireno durante varias semanas puede causar daño en el hígado, los riñones, el cerebro y los pulmones. El estireno produjo irritación cuando se aplicó en la piel de conejos.No hay ninguna información sobre los efectos que respirar, ingerir o tocar estireno pueden tener sobre el desarrollo del feto o la reproducción en seres humanos.En animales expuestos brevemente a niveles de estireno muy altos se observaron algunos efectos sobre la reproducción y el desarrollo. El producto en sí mismo según su ficha técnica afecta ojos, mucosas, piel y es peligrosa su ingestión.

Aspectos Económicos

La pintura realizada con perlas esféricas de estireno-acrílica rellenas de agua y en forma de emulsión. Después que una pintura a base de agua se aplica y se deja secar, por difusión, el agua abandona el interior de las esferas dejando el centro hueco lleno de aire, el cual actúa como medio para dispersar la luz cuando ésta pasa del exterior de las perlas hacia el interior de los pequeños intersticios de aire. Contribuyendo al poder cubriente de la pintura y aprovechando la diferencia que hay entre los índices de refracción del polímero y del aire. Una vez que el agua ha salido del interior del polímero no puede volver a entrar, por lo que no existe una disminución del poder cubriente cuando la pintura se vuelve a mojar. Esto puede sustituir en algunos casos hasta un 30% en peso del dióxido de titanio que es costoso

Véase también

• Kirk – Othmer Vol. 14 Pag. 83 a 95
• Revista de la Facultad de Ingeniería de la U.C.V., Vol. 18, N° 1, pp. 105-115, 2003
• http://www.iciresinas.com/
• http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-24102005-151847/publico/DMGiovane.pdf
• http://www.ilustrados.com/publicaciones/EpZyFuFyZETBKzmtlj.php
• http://www.textoscientificos.com/polimeros/san/obtencion
• http://www.revele.com.ve/pdf/fiucv/vol18-n1/pag105.pdf
• http://jbcs.sbq.org.br/jbcs/2004/vol15_n1/11-071-03.pdf
• http://www.atsdr.cdc.gov/es/toxfaqs/es_tfacts53.html
• http://www.franklintechnology.com/Product_info/Literature/MSDS/Spanish/F1360MSSP-1201.pdf

Éste fue un informe entregado en la Facultad de Química de la Universidad de la Republica Oriental del Uruguay, no sé cómo "wikificarlo" pero si me informan lo hare.