Communication Dans Un Congrès Année : 2019

Étude de la cinétique de la polymérisation radicalaire du méthacrylate de butyle en solution

Résumé

La connaissance de la cinétique chimique est primordiale pour la sécurité des procédés. Parmi les réactions les plus utilisées industriellement, la polymérisation radicalaire occasionne le plus grand nombre d’emballements thermiques dans l’industrie chimique. L’utilisation d’un solvant dans la réaction de polymérisation permet non seulement de disposer d'un tampon thermique mais également de contrôler la viscosité de la masse réactionnelle. Dans cette étude, la cinétique de la polymérisation radicalaire du méthacrylate de butyle (BMA) en solution a été étudiée à différentes températures pour deux concentrations en monomère. Quatre solvants ont été utilisés. La nature du solvant influence la cinétique de la polymérisation et doit être prise en compte pour l’écriture d’un modèle fiable du comportement thermique du milieu réactionnel. Les paramètres cinétiques du modèle global de polymérisation (modèle état quasi-stationnaire) et du modèle faisant appel aux étapes individuelles (amorçage (ki), propagation (kp) et terminaison (kt)) ont été déterminés par une méthode indirecte utilisant le profil de puissance thermique dégagée par le système réactionnel et mesurée à l’aide d’un réacteur calorimétrique. La méthode d’estimation consiste à reconstruire le profil de puissance et le comparer à celui obtenu expérimentalement. L’estimation des paramètres cinétiques du modèle global et ceux du modèle faisant appel aux étapes individuelles utilise une méthode inverse combinant une technique localement convergente à un algorithme génétique. Contrairement aux méthodes d’analyse cinétique classiques de polymérisation, les paramètres cinétiques de la réaction ont pu être estimés jusqu’à des taux de conversions élevés dans des conditions opératoires proches de celles rencontrées dans les procédés industriels. Les résultats obtenus montrent que la constante cinétique du modèle global de la polymérisation obtenue est modifiée par la nature du solvant. La variation de la vitesse globale est due principalement aux constantes cinétiques des étapes de propagation et de terminaison. Les propriétés du mélange final (viscosité, masse molaire moyenne et indice de polymolécularité) permettent d’expliquer l’influence de la nature du solvant. Enfin, la vitesse globale de la réaction à haute température est différente de celle observée aux autres températures. Une diminution du taux de conversion globale déterminé par RMN a été observée dans ces conditions opératoires, pouvant être le signe d’une réaction secondaire de dépropagation.

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Dates et versions

hal-02442700 , version 1 (21-01-2020)

Identifiants

  • HAL Id : hal-02442700 , version 1

Citer

Isabelle Lahoud, Laurent Balland, Nicolas Brodu, Imed Ben Talouba, Nordine Mouhab, et al.. Étude de la cinétique de la polymérisation radicalaire du méthacrylate de butyle en solution. XVIIème Congrès de la Société Française de Génie des Procédés (SFGP), Oct 2019, Nantes, France. ⟨hal-02442700⟩
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