Polimerización en suspensión

En química de polímeros , la polimerización en suspensión es un proceso de polimerización radical heterogénea que utiliza agitación mecánica para mezclar un monómero o una mezcla de monómeros en una fase líquida , como el agua, mientras los monómeros se polimerizan , formando esferas de polímero. ^{[ 2 ]} Las gotas de monómero (de un tamaño del orden de 10 a 1000 μm) se encuentran suspendidas en la fase líquida . Se puede considerar que las gotas individuales de monómero experimentan una polimerización en masa . La fase líquida que rodea estas gotas ayuda a una mejor conducción del calor y, por lo tanto, atenúa el aumento de temperatura.

Al elegir una fase líquida para la polimerización en suspensión, generalmente se prefieren baja viscosidad , alta conductividad térmica y baja variación de viscosidad con la temperatura. La principal ventaja de la polimerización en suspensión sobre otros tipos de polimerización es que se puede lograr un mayor grado de polimerización sin evaporación del monómero. Durante este proceso, a menudo existe la posibilidad de que estas gotas de monómero se adhieran entre sí y causen cremado en la solución. Para evitar esto, la mezcla se agita cuidadosamente o a menudo se agrega un coloide protector . Uno de los agentes de suspensión más comunes es el alcohol polivinílico (PVA). ^{[ 3 ]} Por lo general, la conversión del monómero se completa a diferencia de la polimerización en masa , y el iniciador utilizado en este es soluble en monómero.

Este proceso se utiliza en la producción de muchas resinas comerciales, incluyendo el cloruro de polivinilo (PVC), un plástico ampliamente utilizado, resinas de estireno que incluyen poliestireno , poliestireno expandido y poliestireno de alto impacto , así como poli(estireno-acrilonitrilo) y poli(metacrilato de metilo) . ^{[ 4 ]}

La polimerización en suspensión se divide en dos tipos principales, según la morfología de las partículas resultantes. En la polimerización en perlas, el polímero es soluble en su monómero y el resultado es una perla lisa y translúcida. En la polimerización en polvo, el polímero no es soluble en su monómero y la perla resultante será porosa e irregular. ^{[ 5 ]} La morfología del polímero se puede modificar añadiendo un diluyente de monómero , un líquido inerte insoluble en la matriz líquida. El diluyente cambia la solubilidad del polímero en el monómero y permite cierto control sobre la porosidad del polímero resultante. ^{[ 6 ]}

Las microesferas de polímero resultantes pueden tener un tamaño que oscila entre 100  nm y 5  mm. El tamaño se controla mediante la velocidad de agitación, la fracción volumétrica del monómero, la concentración y la naturaleza de los estabilizadores utilizados, y las viscosidades de los diferentes componentes. La siguiente ecuación, derivada empíricamente, resume algunas de estas interacciones:

${\displaystyle {\bar {d}}=k{D_{v}\cdot R\cdot \nu _{m}\cdot \epsilon \over D_{s}\cdot N\cdot \nu _{l}\cdot C_{s}}}$

d es el tamaño promedio de partícula, k incluye parámetros relacionados con el diseño del recipiente de reacción, D _v es el diámetro del recipiente de reacción, D _s es el diámetro del agitador, R es la relación de volumen del monómero a la matriz líquida, N es la velocidad de agitación, ν _m y ν _l son la viscosidad de la fase monomérica y la matriz líquida respectivamente, ε es la tensión interfacial de las dos fases y C _s es la concentración del estabilizador. La forma más común de controlar el tamaño de partícula es cambiar la velocidad de agitación. ^{[ 6 ]}

• Polimerización por dispersión
• Polimerización por radicales libres
• Polímero
• Polimerización
• Polimerización por crecimiento escalonado
• Polimerización en emulsión
• Polímero superabsorbente