Atividade 7

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 Instituto Ciência e Tecnologia - UNIFESP 
 ATIVIDADE 7 - FINAL 
Nome:----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Matrícula-------------- 
1) A Henkel produz polímeros de poli(ciano acrilato de metila), mais conhecidos como super cola para 
diversas aplicações. Quais técnicas de polimerização podem ser utilizadas para produção do poli(ciano 
acrilato de metila)? 
 
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2) A descoberta dos iniciadores (ou catalisadores) estéreo-específicos (Prêmio Nobel de Química 1963) 
foi essencial para o desenvolvimento tecnológico das poliolefinas, majoritariamente representadas 
pelas famílias de polietilenos e polipropilenos, de grande volume de produção e consumo. 
a) Explique como esta descoberta afeta a estrutura química e as propriedades de cada uma das famílias 
citadas. Mostre e explique a estrutura do polímero em relação a taticidade. 
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 Data: 29/07/2021 
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b) Quais técnicas e processos de polimerização podem ser empregados na obtenção dos polietilenos e 
polipropilenos? 
 
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c) É possível preparar polímeros majoritariamente isotáticos por outros processos de polimerização sem 
o uso de catalisadores Ziegler-Natta ou metaloceno? 
 
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3) A empresa BASF produz polímeros para diversas aplicações industriais. Um determinado copolímero 
de poli(acrilato de butila-co-ácido acrílico) foi produzido em um reator do tipo tanque agitado e em 
processo semi-contínuo. Para isso, foram carregados no reator: 2000 L de água deionizada, 10,0 Kg de 
uma solução de emulsificante aniônico a 40% m/v (CMC gráfico abaixo), 10,0 Kg de bicarbonato de 
sódio para ajuste do pH e 1000 Kg do monômero de ácido acrílico (AA). O reator foi aquecido para 80oC 
e foram dosados continuamente 2,0 Kg de TBHP como iniciador (0,017 Kg/min.) e 1000 Kg de acrilato 
de butila (BA) a uma vazão constante de 8,3 kg/min. A agitação foi mantida constante em 150 rpm 
durante toda a polimerização. Após 4 h o reator foi descarregado. Sabendo que o tempo de ½ vida do 
TBHP é igual a 3h a 80oC. 
a) Qual deverá ser o aspecto do produto final obtido? Qual técnica de polimerização foi empregada? 
Explique. 
 
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b) Considerando que a rBA=rAA e a conversão global real com 1,5h de polimerização foi igual a 75%, qual 
o teor de sólidos com 1,5 h e após 4 h de polimerização e conversão igual a 98%. 
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c) O que deve ser feito para aumentar a taxa conversão global de 75% com 1,5h de polimerização para 98%, 
visando reduzir o tempo de polimerização de 4 h para 3 h? 
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4 - Responda 
a) Indicar quais técnicas de polimerização podem sem empregadas para o monômero de ácido acrílico e 
peróxido de benzoíla (BPO) na presença de: (a) água deionizada e (b) etanol. 
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b) Como controlar a massa molar dos polímeros obtidos via polimerização em suspensão? Explique com 
detalhes? 
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c) Quais técnicas de polimerização podem ser empregadas para produzir o poli(metacrilato de metila) 
empregando BPO como iniciador? Indicar as matérias primas para cada técnica. 
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d) Dentre as técnicas de polimerização, qual gera um polímero com maior e menor massa molar, 
considerando o mesmo monômero, solvente, temperatura e concentração de iniciador? 
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5) O polímero elastomérico constituído por unidades de estireno e butadieno é produzido em grande escala 
empregando reator CSTR fechado, sob pressão de 5,0 bar. O polímero (SBR) é empregado na indústria 
automotiva para fabricação de pneus, adesivos e artefatos que entram em contato direto com combustíveis 
(mangueiras de óleo, revestimento de tanques, etc). Ele pode ser produzido empregando as seguintes 
matérias primas: estireno, butadieno, água deionizada, lauril sulfato de sódio, poli(álcool vinílico), agente de 
transferência de cadeia, bicarbonato de sódio e persulfato de amônio. Ao final da polimerização o polímero é 
separado via coagulação, filtração e trefilado. Indicar quais alternativas estão corretas para a técnica e o 
processo utilizado para produzir o SBR. Colocar V ou F. 
 
a) A polimerização ocorre nas gotas, formando partículas manométricas via nucleação micelar. ( ) 
 
b) O polímero formado é solúvel no monômero e ocorre a formação de partículas de polímero em escala 
micrométrica estabilizada pelo emulsificante. ( ) 
 
c) O polímero obtido possui alta pureza e não requer etapas de purificação. ( ) 
 
d) A polimerização ocorre em massa dentro das gotas de monômero. ( ) 
 
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e) A viscosidade do meio reacional e do produto final dependem da massa molar do polímero, ou seja, 
quanto maior a massa molar, maior a viscosidade. ( ) 
 
f) A massa molar pode ser controlada pela temperatura da reação e pelo tipo de solvente empregado. ( ) 
 
g) A massa molar pode ser controlada pela concentração de emulsificante, concentração de iniciador e pela 
solubilidade do monômero em água. ( ) 
 
h) O iniciador empregado forma radicais livres nas gotas de monômero no decorrer da polimerização. ( ) 
 
i) A velocidade de polimerização (taxa de formação de polímero) pode ser controlada pela solubilidade dos 
monômeros em água. ( ) 
 
j) A principal dificuldade na polimerização é manter o número de gotas no início da polimerização igual ao 
número de partículas de polímero no final para ser coagulado. ( ) 
 
k) As matérias primas são adicionadas todas no início da polimerização para e a concentração de 
estabilizante/emulsificante tem que estar acima da concentração micelar crítica (CMC). ( ) 
 
l) É uma técnica homogênea onde os monômeros estão dispersos na fase contínua e são polimerizados por 
radicais livres oriundos da decomposição de um iniciador insolúvel solúvel na fase contínua. ( ) 
 
m) O produto no final da polimerização é uma dispersão estável de partículas de polímero em água, que 
pode ser separado via coagulação e filtração. ( ) 
 
n) A dificuldade desta técnica é controlar o tamanho das partículas, a remoção do monômero livre e a 
remoção do estabilizante/emulsificante no final da polimerização. ( ) 
 
o) O reator empregado e o processo resultam em maior produtividade para o polímero produzido. ( ) 
 
6) Quais as etapas/intervalos estão presentes na polimerização do estireno conduzida na presença de água, 
surfatante aniônico abaixo da CMC e persulfato de amômia? 
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7) O poli(álcool vinílico) (PVOH) é muito utiliza na indústria para diversas aplicações (embalagens, 
estabilizante, fibras, filmes, etc.). Mostrar com detalhes como é produzido o PVOH e qual técnica de 
polimerização pode ser utilizada em escala industrial. Mostrar as estruturas e as etapas. 
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8) A Brasken vai produzir um determinado polímero termoplástico que será empregado para fabricação de 
tubos via extrusão no estado fundido. As principais características que o polímero deverá apresentar são: alta 
resistência mecânica e alta massa molar, porém controlada para deixar o polímero menos rígido durante o 
processamento. A empresa possui em seu estoque as seguintes matérias primas: estireno, etileno, acrilato de 
n-butila, ácido terftálico, cloreto de vinila, butadieno e peróxido benzoato de tércio butila (TBPB), peróxido 
de benzoíla (BPO), persulfato de amônio (APS), peróxido de hidrogênio (PH), poli(álcool vinílico), 
bicarbonato de sódio e hidroxietil celulose. Além disso, a empresa possui os solventes etanol, tolueno e água 
deionizada, um reator fechado do tipo tanque agitado com sistema de agitação do tipo rosca sem fim, com 
controle de velocidade e bombas dosadoras de matéria prima. Sabendo que o monômero e o polímero são 
insolúveis em água e em etanol, porém solúvel em tolueno, responda. 
 
a) Qual técnica e processo você indicaria para empresa produzir o polímero desejado. Explique a escolha 
justificando o uso das matérias primas utilizadas. 
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9) O poli(ácido acrílico-co-metacrilamida) é um copolímero de média massa molar (30.000 g mol-1), 
obtido via poliadição do ácido acrílico com a metacrilamida para ser utilizado na forma líquida 
(viscosidade 100-300 mPa.s) para dispersão de cargas minerais, pigmentos e cimento. O poli(ácido 
acrílico-co-metacrilamida) é produzido e neutralizado no final da polimerização com 20% em massa da 
carga do reator de uma solução de hidróxido de sódio a 50 % m/v para obter um pH final igual a 8,5. 
Sabendo que e poli(ácido acrílico-co-metacrilamida) é completamente solúvel em água para um pH 
superior a 8,0 e que a conversão global final foi igual a 95%, responda. 
a) Como produzir o poli(ácido acrílico-co-metacrilamida) para a aplicação desejada? Qual ou quais 
técnica(s) e processo(s) podem ser utilizados? 
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b) Indicar as quantidades de cada matéria prima para produzir 10 ton. de poli(ácido acrílico-co-
metacrilamida) com teor de sólidos real igual a 50%, pH igual a 8,5 e conversão global igual a 95%. 
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10) Descreva a técnica de polimerização por precipitação e quais as vantagens em relação a técnica de 
polimerização em suspensão? 
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Tabela 1: Propriedades dos monômeros 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 2: Prpriedades dos monômeros 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 3: Propriedades dos iniciadores 
Propriedades TBPB TBHP APS PH BPO 
 
Fórmula 
O
O
O
CH3
CH3
CH3 
CH3 C
CH3
CH3
OHO
 
 
 
 H2O2 
 
Massa molar (g/mol) 194,23 90,1 228,20 34,014 242,21 
Densidade/25oC (gcm-3) 1,034 0,935 1,980 1,450 1,334 
Solubilidade em H2O Insolúvel Parcialmente 
solúvel 
Solúvel Solúvel Insolúvel 
Peróxido benzoato de tércio butila (TBPB), Hidroperóxido de tércio butila (TBHP), 
Persulfato de amônio (APS) e Peróxido de hidrogênio (PH); Peróxido de benzoíla (BPO) 
 
 
 
 Estireno Acrilato de n-butila Acrilato 2-etil hexila 
Estrutura química 
Massa molar (g mol-1) 104,16 128,12 184,28 
Densidade (Kg m-3) 909,0 889,0 1138,0 
Ponto de ebulição (°C) 145,20 148,0 216,0 
Solubilidade em H2O (%) 0,237 0,338 0,0164 
Tg do homop. (oC) ≈104,0 ≈ -54,0 ≈ -64,0 
 Ácido acrílico Propileno Cloreto vinila 
Estrutura química 
 
 
Massa molar (g mol-1) 72,06 42,08 62,45 
Densidade (Kg m-3) 1051,0 1,81 911,0 
Ponto de ebulição (°C) 141,6 -47,7 -13,0 
Solubilidade em H2O (%) 99,9 insolúvel insolúvel 
Tg do homopolímero (oC) ≈105,0 ≈-18,0 ≈87,0