Controlo de reacções de polimerização em miniemulsão através de técnicas de espectroscopia NIR e Raman

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

O presente trabalho foi realizado no Departamento de Engenharia Química da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, Brasil. Teve como objectivo o controlo de reacções de polimerização em miniemulsão de acrilamida e de estireno, recorrendo às técnicas de espectroscopia de Raman e Infravermelho Próximo (NIR) tendo como variáveis de acompanhamento do processo a conversão da reacção e o diâmetro médio das partículas da miniemulsão. Para isso realizaram-se várias reacções de polimerização, nas quais, no caso da acrilamida, se variou a temperatura e o tipo de surfactante e, no caso do estireno, se variou o teor de surfactante. Os espectros de NIR foram recolhidos in-line utilizando uma sonda de NIR no interior do reactor, em contacto com o meio reaccional. Paralelamente recolheram-se amostras para cálculos gravimétricos e para a análise do diâmetro médio das partículas, através da técnica de dispersão dinâmica da luz bem como para obter off-line os espectros de Raman. Pretendeu-se calcular a conversão obtida por espectroscopia Raman e compará-la com a obtida por gravimetria. Os dados espectroscópicos obtidos foram tratados normalizando a área da banda correspondente à dupla ligação C=C do monómero com a área da banda correspondente a um grupo funcional comum ao monómero e ao polímero. Esta técnica mostrou-se adequada ao controlo de reacções em miniemulsão, sem haver necessidade de recorrer a um método de referência. No entanto, é relevante afirmar que o ideal é que os espectros sejam recolhidos at-line (durante a reacção) para evitar que as miniemulsões percam estabilidade. Relativamente à espectroscopia NIR utilizou-se o método da regressão dos mínimos quadrados parciais (PLS) na elaboração do modelo de calibração, usando o diâmetro de partículas como referência. O modelo obtido acompanhou o comportamento dos dados experimentais, no entanto não é possível concluir que exista uma total eficiência deste método porque o número de espectros obtido foi insuficiente.