Modeling of solid-state polycondensation. I. Particle models

Abstract

A comprehensive model has been developed to handle the reactions in polymers undergoing polycondensation reactions in the solid state. The polymer crystalline fraction is modeled as containing only repeat units, thus concentrating end groups and condensate in the amorphous fraction. In addition, by using a general framework for the equations, many previously neglected effects are included; for example, variable crystallinity and gas phase mass transfer effects. This model is compared to PET and nylon reaction data with good results.

Solid‐State Polymerization of Poly(ethylene terephthalate): The Effect of Water Vapor in the Carrier Gas

“…Most published studies regard the modeling and analysis of the diffusion phenomena inside the polymer particles, [7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20] neglecting mass transfer limitations on the particles surface, which can be associated to the properties of the gas phase. [21][22][23] Despite that, although particle models are fundamental to provide understanding about how reaction kinetics interacts with transfer phenomena, external mass transfer resistance can exert enormous influence on the solutions obtained with the help of diffusion-reaction models.…”

“…As already mentioned, the large majority of available PET particle models neglect the existence of mass transfer resistance on the particles surface; however, even when this mass transfer resistance is considered, constitutive equations derived from other particulate systems are used for prediction of mass transfer coefficients without any independent experimental validation. [7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20][21][22][23] Model fitting is usually attained through re-estimation of diffusion coefficients within the polymer matrix, using experimental data obtained from sorption experiments as initial guesses. [25][26][27][28] In summary, it seems clear that the main focus of the PET SSP literature regarding mass transfer phenomena has been the polymer-side diffusion mechanism, which does not necessarily describe continuous industrial PET processes appropriately.…”

Optimizing polymer reactivities for the solid-state polycondensation of AA and BB type monomers

“…For the industrial production of high molecular weight condensation polymers by solidstate polymerization, continuous reactors such as rotary drum-type reactors, fixed-bed reactors, fluidized bed reactors, stirred bed reactors, and moving packed-bed reactors are used. Because of its industrial importance, the solid-state polymerization processes have been the subject of many experimental and theoretical modeling studies in recent years [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19].…”

Desenvolvimento da metodologia de síntese e purificação dos dímeros L-lactídeo e glicolídeo para produção do poli (ácido lático-co-ácido glicólico) para utilização na produção de fontes radioativas

“…O mecanismo prevalente no processo de policondensação no estado sólido ainda não foi totalmente esclarecido, uma vez que os processos físicos de difusão e cristalização influenciam diretamente a cinética da reação [163]. Entretanto, especula-se que as reações que ocorrem em um processo de policondensação convencional são as mesmas que ocorrem na fase amorfa na policondensação no estado sólido [162,163,167]. No início da reação, quando a conversão dos monômeros ainda é baixa, o sistema é homogêneo, contendo os monômeros no estado líquido.…”

“…No início da reação, quando a conversão dos monômeros ainda é baixa, o sistema é homogêneo, contendo os monômeros no estado líquido. À medida que os monômeros vão sendo consumindos, o polímero começa a exibir sinais de cristalização, concentrando os monômeros, catalisador e os grupos terminais na região amorfa [137,[162][163][164][165][166][167][168]. Isso possibilita o deslocamento da reação no sentido de formação de polímero, além de suprimir outras reações secundárias indesejadas, como ciclização do polímero para formação dos dímeros (lactídeo/glicolídeo).…”