Modélisation de procédés discontinus et semi-continus de polymérisation en émulsion$$eapplication à l'homopolymérisation du méthacrylate de méthyle et à la terpolymérisation du système : alpha-méthystyrène / styrène / méthacrylate de méthyle

Modeling batch and semibatch emulsion polymerisation processes : application to the case of methylmethacrylate homopolymerisation and alpha-methystyrene / styrene / methylmethacrylate terpolymerisation

• Auteur / Autrice : Anthony Sgard
• Direction : Fernand Pla
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Jury : Président / Présidente : Roger Spitz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Noël Midoux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Hobbes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méthacrylate de méthyle

Styrène

Polymérisation en émulsion

Résumé

Cette thèse a pour objet l’étude et la modélisation de procédés de polymérisation en émulsion. La première étape consiste à formuler un modèle pour un monomère assez soluble dans l’eau puis à généraliser cette approche au cas d’un système de terpolymère particulier dont l’un des monomères peut dépropager. La première partie est consacrée à l’homopolymérisation du méthacrylate de méthyle en présence de dodécyle sulfate de sodium et de persulfate de potassium. Le premier chapitre traite de l’homopolymérisation en réacteur fermé à 50 °C. Le système réactionnel a été étudié à différentes températures en présence d’un agent de transfert le n-C12 mercaptan. Un modèle général a été développé pour des concentrations initiales en émulsifiant supérieures à la concentration micellaire critique. La modélisation concerne la prédiction des conversions, des masses molaires moyennes, des tailles et des concentrations de particules. Les paramètres du modèle ont été identifiés sur un grand nombre d’expériences et de caractéristiques indépendantes telles que les conversion globales, les masses molaires moyennes, les tailles des particules dans le latex. Le deuxième chapitre généralise le modèle développé au cas des polymérisations semi-continues. Les procédés semi-continus ensemencés avec ajout de monomère pur et de préémulsion ont été étudiées à 50°C et modélisés. La deuxième partie concerne la terpolymérisation en émulsion du système α-méthylstyrène / styrène / méthacrylate de méthyle en présence d’un inhibiteur radicalaire le 4-ter-butyl catéchol en réacteur fermé. Le poly (α-méthylstyrène) a une température de transition vitreuse de 177 °C contre 100 °C pour le poly(styrène). L’α-méthylstyrène, à cause de sa température plafond faible (61 °C), ne peut pas homopolymériser par voie radicalaire. Par contre il copolymérise avec le styrène et le méthacrylate de méthyle. Le modèle de terpolymérisation prédit les conversions, les masses molaires moyennes, les tailles et les concentrations de particules, les fractions d’incorporation dans le terpolymère et les températures de transition vitreuse