Estudio del efecto del flujo de dosificación de monómeros y la concentración de iniciador sobre el diámetro de partícula, conversión y porosidad mediante un diseño factorial para la síntesis de nanopartículas de poliestireno poroso

Abstract

Describe el empleo de la polimerización en heterofase en semicontinuo, en condiciones de avidez de monómero, para obtener nanopartículas de poliestireno poroso, para ello se dosificó 34 g de una mezcla orgánica (58.5 %p/p de estireno, 6.5 %p/p de divinilbenceno y 35% p/p de tolueno), sobre 95.5 g de una mezcla acuosa compuesta por dodecil sulfato de sodio (tensioactivo), persulfato de amonio (iniciador) y agua, contenido en un reactor dentro de un ambiente inerte y a 70°C. Se estudió el efecto del flujo de dosificación de la mezcla orgánica y de la concentración del iniciador sobre el comportamiento cinético, el diámetro de partícula, y porosidad usando un diseño factorial 2 2 con puntos centrales. Se obtuvieron nanopartículas porosas de poliestireno con diámetros promedio de partícula entre 18.58 y 31.99 nm y con una distribución de tamaños de partícula estrecha [(Dw/Dn)< 1.1], porosidades entre 10 y 30 % en volumen y diámetros promedio de poro entre 4.82 y 6.30 nm los cuales se consideran de orden mesoporoso. Se obtuvieron conversiones finales entre 78 y 99%, pesos moleculares promedio en número entre 174,049 y 257,540 daltons, con temperaturas de transición vítrea entre 141.0 y 149.5 °C. Según el análisis estadístico de los resultados el diámetro de partícula y la conversión depende directamente del flujo de dosificación y no dependen de la concentración de iniciador. Por otra parte, la porosidad depende directamente proporcional del flujo de dosificación e inversamente proporcional con la concentración de iniciador. Por lo tanto, disminuyendo el flujo de dosificación de monómeros es posible obtener nanopartículas porosas con tamaños de partícula más pequeños, con menor porosidad.