Nome: Luca Anno Accademico del corso: 2011/2012

Cognome: Marletta Corso: Chimica industriale II

Docente: Placido Mineo

ESPERIENZA DI LABORATORIO : Polimerizzazione dello Stirene in emulsione

OBIETTIVO

Si vuole ottenere il polimero con il metodo in emulsione per sodiolaurilsolfato (SDS)

PRINCIPIO TEORICO DEL METODO

La polimerizzazione dello stirene in emulsione , pu essere considerata come unefficientizzazione del metodo radicalico classico. Infatti, tale metodo nasce dal bisogno di eliminare il problema dello smaltimento di calore dovuto alle reazione radicaliche dello stirene nella fase di crescita del polimero. Quando il polimero viene sintetizzato per via radicalica , la catena che si accresce aumenta la viscosit dello stesso polimero che, di fatto diventa meno mobile. Continuando tale fenomeno di propagazione, le catene crescono rilasciando concertatamente calore di reazione, ma dato che la viscosit del sistema cresce ,la velocit con cui le catene terminano le reazioni si riduce drasticamente. Non abbiamo quindi pi un tappo al calore di reazione che se non controllato con cura, il sistema pu autoaccelerare in maniera indefinita ( Run Away ) con la consenguenza, anche drastica, dellesplosione del reattore in cui contenuto . Il metodo in emulsione smaltisce molto pi facilmente il calore di reazione ,in quanto riesce a portare avanti polimerizzazioni radicaliche in maniere sequenziale grazie alla presenza di un agente emulsionante come il Sodio lauril Solfato (SDS) . Questo composto tensioattivo, al di sopra della concentrazione micellare critica ( CMC) riesce ad inglobare in una fase di tipo dispersa-micellare il monomero, mentre la parte idrofilica resta a contatto con il bulk di una fase acquosa. Ciascuna micella prende le veci in un piccolo reattore allinterno della quale cresce la catena polimerica in modo controllato. Il calore quindi, viene smaltito alla soluzione acquosa man mano che si genera. Si posso discretizzare le varie fasi di sviluppo polimerico :

Attivazione Liniziatore, generalmente di tipo termico, viene aggiunto alla soluzione e solo dopo aver reagito con un monomero entrer allinterno della micella. Il nostro iniziatore il persolfato di potassio che si scinde termicamente in pi sottoprodotti, i quali tramite reazioni trasferimento radicalico, genereranno radicali idrossido OH* (il vero iniziatore), fig.1 :

(fig.1) Radicale MONOMERO SPECIE RADICALICA OH* DI STIRENE PROPAGANTI INIZIATORE ALLINTERNO DELLA MICELLA

Propagazione La cinetica della propagazione uguale a quella della radicalica classica ma avviene consequenzialmente allinterno delle micelle. Il calore invece smaltito nel bulk acquoso antistante.

Terminazione E possibile far terminare la polimerizzazione liberando il polimero dalla micella e farlo precipitare in soluzione acquosa. Un artifizio potrebbe essere quello di aggiungere alla miscela una soluzione di solfato di alluminio e potassio dodecaidrato; Il catione Al3+ possedendo un elevato rapporto carica/raggio , causa la rottura delle micelle liberando cos il polimero.

VANTAGGI DELLA POLIMERZZAZIONE IN EMULSIONE = Buon controllo della temperatura e del peso molecolare

SVANTAGGI DELLA POLIMERZZAZIONE IN EMULSIONE = Purificare il polimero formato dal tensioattivo inglobato in situ.

REAGENTI E APPARECCHIATURE

Sodiolaurilsolfato ( SDS ) Soluzioni acquose di Solfato di Alluminio e potassio dodecaidrato Stirene ( densit = 0.906 g/ml ) Piastra Riscaldante con supporto magnetico Magnetino

MODALITA OPERATIVA ESEGUITA Vengono posti in una beuta con collo a smeriglio 13ml di acqua distillata , 6 ml di stirene ( 5.44 g ), 14 ml di soluzione acquosa di persolfato di potassio (0,68%) e 10 ml di una soluzione di SDS ( 3.56% ). La sopracitata beuta viene riscaldata con mantello riscaldante ad una temperatura di 80 C e la soluzione contenuta in essa omogeneizzata da un magnetino rotante. Si osserver il passaggio da due fasi distinte alla fase emulsionata, caratterizzata dallingente presenza di una schiuma densa in soluzione. Passati 120 minuti dallavvio della polimerizzazione si aggiunge del solfato dalluminio trivalente e potassio dodecaidrato in modo da far cessare la polimerizzazione e liberare il polimero dalle micelle. A questo punto il polimero verr filtrato, lavato abbondantemente con acqua distillata ed essiccato in stufa. Il polimero asciutto, verr pesato e da questo valore si calcoler la resa di reazione.

Stirene utilizzato per la polimerizzazione : 5.44 g Poli-Stirene ottenuto dopo la polimerizzazione in emulsione: 2,2344 g Resa % = ( 2,2344 g /5.44 g ) * 100 = 41,07 %