Reatores para Estudos com Polímeros

Sabemos que o Poliestireno é um homopolímero resultante da polimerização do monômero de estireno. Trata-se de uma resina do grupo dos termoplásticos que derrete a 240⁰C e despolimeriza a 430⁰C.

Pela nossa experiência, as pesquisas com polímeros, em geral, assumem três formas gerais com os reatores da Parr:

• Polímero de alto Peso Molecular;
• Polímero dissolvido, e
• Despolimerização.

No caso dos polímeros de alto Peso Molecular, tendem a ser polímeros fundidos ou formação de polímeros a partir de monômeros. Quando o monômero está presente, a segurança do sistema torna-se crítica; o estireno em particular não requer um catalisador para polimerizar e a reação de polimerização é exotérmica, criando o risco de uma reação descontrolada. A maioria das matérias-primas para polímeros é assim (outras matérias-primas para monômeros comuns incluem o óxido de Etileno, óxido de Propileno e Etileno – todos altamente inflamáveis ​​e sujeitos a fuga térmica).
Esses sistemas geralmente exigem dispositivos como componentes à prova de explosão, sistemas de alarme ligados a sistemas de extinção de água e barreiras físicas para operação segura, também requerem um sistema de agitação capaz de lidar com alta viscosidade; eles devem ser abordados com cuidado ou o sistema agitará mal ou às vezes nem funcionará. Esta é uma área onde Parr realmente brilha. Estamos familiarizados com os dispositivos de Área de Risco e podemos projetar sistemas de controle customizados para lidar com as demandas exatas deste aplicativo. Também temos muitos tipos de impulsores e experiência para adequar o motor/agitador magnético à viscosidade. Por fim, temos os recursos de suporte técnico para trabalhar com os clientes nos inevitáveis ​​problemas de processo que surgem; misturas de alta viscosidade têm transferência de calor e problemas de mistura difíceis de superar, mas lidamos com eles regularmente. Trabalhos com Poliestireno talvez necessitem de Alta temperatura, neste caso podemos usar um reator HT(high temperature). Polímeros de alto Peso Molecular não transferem bem o calor e um ETLM (External Temperature Limit Module) é altamente útil na prevenção da oxidação da parede do vaso.

O polímero dissolvido é muito mais fácil. É dissolvido em um solvente orgânico, como benzeno ou MEK (metiletilcetona). A adição do solvente faz com que a viscosidade fique mais próxima das condições aquosas, facilitando a agitação. Esses casos não envolvem alimentação de monômero inflamável (embora o solvente seja comumente inflamável, mas você apenas coloca isso para que seja menos arriscado). Isso quase sempre é feito com nossa configuração padrão com agitadores tipo turbina dupla e combinação de acionamento magnético/motor padrão.

A despolimerização é a nova aplicação, a indústria ainda está descobrindo qual abordagem química melhor decompõe o polímero, o que significa que a despolimerização ocorre principalmente em escala de laboratório – talvez com vasos de 600 mL ou menos, com reatores montados em estrutura para bancada. Os produtos de uma despolimerização tendem a ser orgânicos de baixa viscosidade adequados para uma matéria-prima química e, portanto, a mistura fica mais fina conforme a reação prossegue. Os solventes tendem a usar ácidos fortes como o HNO3 (ácido nítrico) para quebrar o polímero, e a matéria prima do polímero tende a vir do lixo, então sua pureza é muito diferente de, digamos, um laboratório de química fina. É comum, para estes casos fabricar o reator com liga especial, Hastelloy-C276 ou Titânio. A composição da matéria-prima do polímero também é importante aqui. É comum picar ou moer o polímero antes de inseri-lo no reator, portanto, deve-se tomar cuidado com o tipo de agitador e a combinação motor/agitador (embora menos preocupante do que no caso de alto Peso Molecular).

Reator montado em Estrutura para Piso e Reator montado em Estrutura para bancada

Os reatores de 1-2L montados em estrutura para Piso da Série 4530 podem ser configurados para estudos com Polímeros, modificados para atender às suas necessidades, e estão disponíveis em versões de alta pressão.
Os reatores desta Série são montados em uma base robusta que acomoda motores de 1/4hp para acionamento de agitadores maiores dos que geralmente não estão disponíveis para os modelos de bancada. Com essas opções, é possível fornecer alto torque e baixas velocidades de agitação necessárias para trabalhar com polímeros, pastas e outras misturas com viscosidade de 1 milhão de centipoise ou mais. Essas montagens também são mais adequadas para a instalação de uma válvula de drenagem no fundo do vaso (cilindro) para a remoção conveniente da mistura de reação enquanto ainda está quente.

Os reatores montados neste tipo de suporte (piso) fornecem uma boa base para modificações do reator e para a adição de acessórios, como: condensadores, colunas empacotadas, motores especiais, aquecedores personalizados, vasos encamisados, válvulas ou reguladores automáticos e muitos outros acessórios. Estão disponíveis dois tipos de montagem dos vasos: cabeçote fixo ou cabeçote móvel. Um elevador pneumático opcional, do vaso está disponível para modelos de cabeçote fixo.
Esta Série também pode ser fornecida com estrutura de carrinho móvel (cart) quando o usuário desejar armazená-lo quando não estiver em uso (Séries 4531 e 4532).
Os reatores da Série 4530 estão disponíveis com 3 tipoe de vedação do cabeçote:
– Com anel de vedação (O-ring) em FKM para temperaturas de operação até 225°C;
– Com anel de vedação (O-ring) em FFKM para temperaturas de operação até 300°C ou,
– Com gaxeta plana em PTFE para temperaturas de operação de até 350°C.
Estes reatores possuem a versão de Alta Pressão (HP – High Pressure) com pressão de trabalho de até 3000 psi (200 bar) a 300°C.

Este tipo de agitador em Espiral de uma peça única foi projetado para lidar com substâncias difíceis de agitar e altamente viscosas, como óleos pesados, polímeros e até mesmo pastas com conteúdo significativo de sólidos.
Os novos agitadores usinados podem ser personalizados para reatores com geometrias de base plana ou cônica, com opções de lâmina de fluxo ascendente e descendente.