O processo de polimerização em emulsão ocupa um significativo percentual dentre os processos de produção de polímeros. Por este processo, obtêm-se diversos produtos alguns dos quais caracterizados por uma elevada especificidade e relevância em seu emprego. É o caso por exemplo dos polímeros usados na área médica como agentes de encapsulamento de drogas ou como membranas para a hemodiálise. Outras aplicações especiais incluem o emprego de polímeros na remoção de aminoácidos em águas residuais, na purificação de produtos da indústria bioquímica ou no seu uso como agentes de encapsulamento na produção de microorganismos, utilizados, por exemplo, para o tratamento de efluentes tóxicos. Aplicações mais corriqueiras também são inúmeras, como é o caso da produção de tintas latex ou de inúmeros adesivos.
Um sistema de polimerização em emulsão contém solvente, usualmente água, monômeros, emulsificante e iniciador solúvel na fase aquosa. Adicionalmente, podem ser usados agentes transferidores de cadeia, biocidas ou outras substâncias que conferem propriedades especiais ao produto final. O sistema forma uma emulsão e a reação é iniciada pelo ataque dos radicais livres, gerados pela decomposição do iniciador, ao monômero. O produto consiste numa dispersão coloidal de polímero finamente dividido. As vantagens proporcionadas pela presença da água como fase contínua relacionam-se com a facilidade de dissipação da carga térmica, uma vez que as reações são exotérmicas e na menor viscosidade aparente do produto final. Outras vantagens do processo de polimerização em emulsão estão relacionadas com a sua versatilidade, com a redução de problemas ambientais, com a obtenção de conversões elevadas e altas massas molares, além do processo de terminação ser controlado externamente. Contudo, os processos de emulsão envolvem um complexo processo reacional em termos de características cinéticas e de transferência de massa, sendo de difícil modelagem. Esta complexidade aliada a dificuldades no monitoramento de dados experimentais em linha, torna o entendimento do processo e o controle da operação do reator difíceis e ainda hoje muito não se sabe.
A linha de pesquisa em pauta trata do estudo de obtenção de polímeros especiais com propriedades de uso final garantidas pelo processo de polimerização em emulsão. De um lado, visamos ao estudo e propositura de políticas de síntese de polímeros e ao estudo da relação das características estruturais dos polímeros com as suas propriedades de uso final. De outro lado, objetivamos modelar o reator de polimerização de forma a se verificar a influência das variáveis operacionais na formação de uma dada estrutura molecular e distribuição de tamanhos de partículas e massa molar. A partir do estabelecimento do modelo do reator, almejamos propor estratégias de operação do reator de forma controlada, otimizada e que leve à obtenção dos produtos com as especificações desejadas..
Atualmente, a pesquisa está centrada no estudo de membranas poliméricas à base de poli-acetado de vinila e de membranas poliméricas para a hemodiálise.
A obtenção industrial de polímeros especiais é ainda hoje freqüentemente conduzida através da cópia de receitas obtidas por tentativa e erro, não se conhecendo muitas vezes a razão de um dado procedimento especificado na receita. Relativamente pouco se sabe sobre a influência das variáveis operacionais na formação de uma dada estrutura molecular e distribuição da massa molar e tamanho de partículas. Adicionalmente, o levantamento de medidas experimentais em linha confiáveis não é trivial.
Dentre os polímeros especiais, destacam-se os polímeros de uso na área médica, muitos dos quais ainda são importados. Assim, desenvolver a tecnologia de sua fabricação no Brasil é também uma questão estratégica.
Na presente linha de pesquisa, objetivamos o desenvolvimento de uma tecnologia brasileira para a obtenção de polímeros especiais, a qual seja fundamentada em conhecimentos científicos. Assim, visamos também a contribuir na elucidação dos fenômenos que ocorrem no processo de polimerização em emulsão e na caracterização dos mesmos.
membros docentes da equipe
Profa. Dra. Esleide Lopes Casella (DEM/EE/UPM)
Prof. Dr. José Placido (DEM/EE/UPM)
Profa. Dra. Leila Figueiredo de Miranda (DEM/EE/UPM)
Prof. Dr. Mauro Terrence (DEM/EE/UPM)
Profa. Dra. Míriam Tvrzská de Gouvêa (DEM/EE/UPM)
Profa. Dra. Sônia Faldini (DEM/EE/UPM)
membros discentes da equipe
Fabio Akio Saito (DEM/EE/UPM)
Paula Mancini Bannwart (DEM/EE/UPM)
Patrícia Nunes (DEM/EE/UPM)
Vanessa Kobota (DEM/EE/UPM)