Etude expérimentale et modélisation du procédé continu ensemencé de copolymérisation en dispersion du système styrène/acrylonitrile en milieu polyol

Experimental study and modeling of the seeded continuous dispersion copolymerization of the styrene/acrylonitrile system in polyol medium

• Auteur / Autrice : Bruno Salvador
• Direction : Fernand Pla
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acrylonitrile

Styrène

Polyols

Copolymères

Résumé

Ces travaux de recherche ont pour but d’étudier et de modéliser un procédé continu ensemencé de copolymérisation en dispersion d’acrylonitrile et de styrène en milieu polyol : l’influence des conditions expérimentales sur les propriétés physiques des copolymères polyols produits est examinée à dessein de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu et de développer un modèle de tendances pour le procédé global. La première partie concerne l’étude expérimentale du procédé. L’influence du rapport des compostions en styrène et acrylonitrile, la température de réaction et les concentrations en agent de transfert, amorceur et stabilisant précurseur, sur les propriétés des copolymères polyols, est étudiée. Cela permet d’établir les différentes relations existant entre la distribution de masses molaires, le niveau de greffage, la viscosité, la distribution de tailles de particules et le site de la polymérisation. Cette étude montre également la complexité des phénomènes de stabilisation de particules qui interviennent. La seconde partie présente la modélisation du procédé ainsi que l’identification des paramètres inconnus de ce modèle. En effet, un modèle destiné à prévoir les masses molaires moyennes, les conversions ainsi que le niveau de greffage des copolymères polyols est développé malgré la complexité du procédé et le manque de précision de certaines des mesures. Un algorithme d’évolution permet, en utilisant un nombre important d’expériences, d’identifier ces paramètres. Une validation préliminaire du travail est effectuée et permet de définir avec plus de précision les futures voies de recherche dans le domaine

The aim of this work is to study and model the continuous seeded dispersion copolymerization of acrylonitrile with styrene in polyol medium : the influence of the process conditions on the physical properties of the copolymer polyols produced is investigated in order to better understand the different mechanisms involved and to develop a tendency model for the whole process. The first part deals with the experimental study of the process. The influence of the styrene to acrylonitrile ratio, the temperature and the concentrations of the chain transfer agent, the initiator, and the precursor stabilizer, on the physical properties of copolymer polyols are studied. This allows to understand better the relationships between the molecular weight distributions, the grafting level, the viscosity, the particle size distributions, and the locus of polymerization. This study shows also the complexity of the phenomena involved in the particle stabilization. The second part presents the modelling of the overall process and the identification of the parameters of this model. Indeed, a model intended to forecast the average molecular weights, the conversions and the grafting level in the copolymer polyols is developed in spite of the process complexity and the lack of accuracy of some of the measurements. An evolutionary algorithm allows then, with a consequent number of experiments realized, to identify the unknown parameters of this model. A preliminary validation of the work is presented and helps to define the ways to go further with this research