Modelamiento matemático de una reacción de polimerización por etapas en un reactor discontinuo

Abstract

El modelamiento matemático de las reacciones es una herramienta de análisis muy útil en la industria porque permite establecer expresiones de velocidad de polimerización y distribuciones de pesos moleculares; la primera es necesaria para el diseño del reactor y la segunda es de valor práctico y comercial puesto que las propiedades del polímero dependen, entre otras variables, de la distribución de tamaños moleculares. En el presente estudio se modela la policondensación (Polimerización de crecimiento por etapas), para obtener analíticamente distribuciones de fracción molar y másica del producto final desde una perspectiva general, válido en principio para cualquier polímero obtenido por dicho mecanismo. La solución numérica modela una policondensación específica, dado el valor de la constante cinética (K), en el caso de operación isotérmica. En la solución analítica se procedió de manera semejante a la solución propuesta por Ray***. En el presente trabajo se llegó a un sistema semejante de ecuaciones, sin embargo, se muestra un desarrollo más detallado y explícito de cada paso. Para la solución numérica se presentan ecuaciones útiles para la realización eficiente de un programa de computadora. El modelo presentado está limitado a polimerización de un monómero bifuncional. Resuelto el modelo se presentan los resultados de distribución de tamaño molecular a diferentes tiempos de reacción para el caso de la polimerización del Nylon 6.