Otimização do processo produtivo de emulsão acrílica estirenada para a produção de tintas base água

Abstract

Neste trabalho estudou-se a copolimerização em emulsão do monômero de estireno com o acrilato de butila, em processo batelada, a fim de se obter uma emulsão acrílica aquosa, que constitui o principal insumo para a fabricação de uma ampla classe de tintas decorativas. Foi realizada uma serie de experimento com o intuito de modificar os tempos empregados que são necessários para a obtenção do látex como também compreender melhor o processo de polimerização, estes tempos incluem: a adição da pré-emulsão, reação pós adição da pré-emulsão e etapas finais e aditivação. O presente trabalho tentou propor um novo procedimento com tempos menores de reação minimizando e otimizando as etapas que o compõem. Foi proposto também um novo modelo de agitação para o reator, tendo em vista que os resultados de tamanho de partícula, e os resultados de infravermelho, mostraram que com o modelo atual de agitação (tipo âncora) não está tendo uma repetibilidade nos lotes produzidos das emulsões, ou seja, não estão saindo polímeros com as mesmas características. Os experimentos foram realizados em um reator de vidro, buscando-se assemelhar-se o mais próximo possível ao reator utilizado na empresa onde está sendo o local de estudo. Em todos os experimentos testados, procurou-se obter uma emulsão, com as mesmas características das produzidas atualmente. Durante todo o processo de polimerização foram retiradas amostras a fim de se analisar a conversão de monômeros por gravimetria, diâmetro médio das partículas por espectroscopia de espalhamento dinâmico de luz, monômeros residuais por cromatografia em fase gasosa. A viscosidade final da emulsão foi analisada por um viscosímetro Brookfield utilizando-se um 3 com velocidades de 10 e 20 RPM. Após as emulsões caracterizadas, aplicou-se as amostras em tintas avaliando o seu desempenho em resistência a abrasão úmida através da norma NBR 14940.

Abstract : It was studied in this work the copolymerization in emulsion of styrene with butyl acrylate monomers in batch process, in order to obtain an aqueous acrylic emulsion, which is the main input for the manufacturing of a wide scale of decorative paints. A series of experiments was carried out to modify the time required to obtain the latex and to better understand the polymerization process, which includes: addition of the pre-emulsion, the reaction of the emulsion in post addition, the final steps and the additivation. The present work attempted to propose a new procedure implying shorter time of reaction minimizing and optimizing the steps that compose it. A new stirring pattern was proposed for the reactor, since the particle size and infrared results showed that with the current stirring pattern (anchor type) it is not acquiring repeatability in the emulsions produced batches, , no polymers with the same characteristics are being achieved. The experiments were carried out in a glass reactor, in order to get the result as closest as possible to the reactor used in the company where it is being studied. During all the experiments, it was sought an emulsion with the same characteristics as those currently produced. Throughout the polymerization process samples were collected to be analyzed the conversion of monomers by gravimetry, average particle diameter by light scattering spectroscopy, residual monomers by gas chromatography, and DSC glass transition. The final emulsion viscosity was analyzed by a Brookfield viscometer using a spindle 3 at speed 10 and 20 RPM. After the characterized emulsions, the samples were applied in paints evaluating their performance in resistance to wet abrasion through NBR 14940 Standard.