Modelagem estocástica da microestrutura de homopolímeros e copolímeros em reatores batelada

Resumo

Encontrar a microestrutura do produto gerado numa reação de polimerização é algo desejável do ponto de vista da ciência dos materiais, devido a associação entre a microestrutura e as propriedades físicas. Pela ciência deste fato, esse artigo possui o objetivo de utilizar a modelagem estocástica para obter a microestrutura e as principais informações de um conjunto de cadeias poliméricas geradas durante uma reação. A partir desses dados, o presente artigo contribui com a minimização de despesas experimentais, além da economia de tempo, devido ao fato de não serem necessários experimentos para descobrir as características do polímero obtidado sob determinadas condições de reação. Essas informações não podem ser encontradas por outras metodologias usuais para modelar reações químicas, como a forma determinística. Além disso, a partir de uma dada estrutura desejada, consegue-se obter as condições iniciais de concentração e temperatura para formação daquele produto. Este estudo foi realizado baseado nos métodos estocásticos de Monte Carlo, pelo qual busca-se replicar a aleatoriedade presente nas reações químicas. O algoritmo criado em linguagem C⁺⁺ determina a variação do número de moléculas de cada espécie com o tempo, além da composição química, sequência de monômeros e tamanho das cadeias geradas. Esta abordagem aplica-se para homopolimerizações e copolimerizações de cadeia linear. Neste trabalho foi estudada a polimerização em reatores batelada do estireno para formar o poliestireno, além da copolimerização do estireno com o alfa-metil-estireno. Estas simulação foram caracterizadas por formar cadeias com pequenos blocos de monômeros.