Proceso industrial de fabricación
Se toma la decisión de obtener el poliestireno mediante la polimerización en masa del estireno (monómero) en presencia de polibutadieno (material elastómero) estudiando tres factores importantes: Seguridad, pureza del producto,final y coste de producción.
El principal problema que se plantea, en cuanto a seguridad, es la exotermicidad de las reacciones de polimerización. Cuanto mayor es la temperatura, más elevada es la velocidad de polimerización
y el calor desprendido en la reacción, lo que obliga a mantener controlada la temperatura en el interior de los reactores. Este es uno de los principales problemas de la polimerización en masa, ya que la eliminación eficaz del calor desprendido en la polimerización, agudizá el problema a medida que la reacción avanza y la masa se hace más viscosa, lo que imposibilita la agitación y la buena transmisión del calor.
Asimismo, el calor acumulado produce la ruptura de cadenas poliméricas ya formadas, lo cual implica una disminución del peso molecular final, dando un producto degradado respecto del teórico.
La solución para disminuir la viscosidad es la adición de etilbenceno. El etilbenceno presenta tres funciones:
1. Actúa como disolvente
2. Ayuda a la evacuación del calor generado en los reactores
3. Controla la velocidad de reacción a una temperatura dada
A pesar de eso la pureza del producto final es mucho mayor si se lleva a cabo la obtención del poliestireno por el método de polimerización en masa, ya que el único contaminante es el propio estireno. La ventaja principal de este método reside en la obtención de polímeros ópticamente limpios, de composición invariable. A demás la mejor forma de producir un polímero en masa, evitando los problemas de disipación de calor, reside en trabajar objetos pequeños por moldeo, lo cual permite una buena refrigeración y/o calentamiento al ser la masa pequeña. Generalmente, se trabaja en moldes de Vidrio o acerinox, los cuales deben ser calculados teniendo en cuenta la concentración de la masa.
Atendiendo los tres aspectos, se considera que el sistema más adecuado es el de polimerización en masa, ya que, a pesar de ofrecer menores garantías de seguridad debido a la viscosidad del medio que impide la correcta evacuación del calor, este inconveniente podemos subsanarlo empleando solventes más adecuados, como el etilbenceno, y restringiendo la producción final a un 70,5%. De esta manera, si aceptamos el método de polimerización en masa como
el idóneo, los costes de producción serán menores y podremos invertir capital ahorrado, por ejemplo, en la duplicidad de los equipos de seguridad cuya función sea primordial y factible.
MATERIAS PRIMAS Y COMPUESTOS AUXILIARES
Monómero: Como monómero se utiliza el estireno, que es, junto con el material elastomérico, la principal materia prima para producir el HIPS. El estireno es un líquido aceitoso, olor aromático,
insoluble en agua, soluble en alcohol y éter, derivado del petróleo. Su fórmula condensada es:
C6H5CH = CH2
Material elastomérico: Como elastómero se emplea polibutadieno, polímero que se obtiene a partir del butadieno y cuya fórmula general es:
-
Antioxidante: La adición de pequeñas cantidades de antioxidante es el método más comúnmente usado para estabilizar un polímero frente a la degradación térmica ambiental y/o de proceso.
Los antioxidantes son compuestos que tienen la función de proteger los polímeros de la oxidación inhibiendo o disminuyendo la velocidad de las reacciones de los polímeros con el oxígeno
atmosférico, que son mecanismos de reacción en cadena que involucran radicales libres. Estos aditivos interrumpen la reacción en cadena en algún punto.
Estabilizantes de la luz: La luz y el oxígeno favorecen las reacciones de degradación de los plásticos modificando no sólo su aspecto visual sino también disminuyendo drásticamente sus propiedades
físicas y mecánicas.
Aceite mineral: Es el lubricante interno que se utiliza para dar una mayor fluidez al producto durante su elaboración y en transformaciones posteriores.
Etilbenceno: Corresponde al disolvente utilizado para facilitar la evacuación del calor y controlar la velocidad de reacción.
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