Modélisation et optimisation des procédés de polymérisation en émulsion et d'extrusion réactive pour le greffage sur polypropylène

Modelling of Emulsion Polymerization and a Reactive Extrusion Process of Grafting of Polypropylene

• Auteur / Autrice : Zheng-Hui Li
• Direction : Guo Hua Hu, Jean-Pierre Corriou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés et des Produits
• Date : Soutenance le 07/09/2012
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire réactions et génie des procédés
• Jury : Président / Présidente : Christophe Serra
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Pierre Puaux, Nida Sheibat-Othman

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microréacteurs chimiques

Anhydride maléique

Silane

Polypropylène

Polymérisation en émulsion

Mots clés libres

Émulsion

Polymérisation

Mini-émulsion

Modélisation

Extrusion réactive

Nanoréacteur

Optimisation multi-objectif

Mini-emulsion polymerization

Modelling

Reactive extrusion

Nanoreactor

Multi-objective optimization

Résumé

Cette thèse se compose de deux parties. Dans la partie I, nous avons comparé les différences entre les polymérisations en macro- et mini- émulsion. Nous avons établi un modèle de polymérisation en macro-émulsion. Ce modèle peut prédire la distribution de la taille de la chaîne radicalaire pour une classe donnée de tailles des particules. Par comparaison, nous avons établi un modèle de polymérisation en mini-émulsion. Ce modèle peut fournir la distribution des tailles des particules et l'évolution des tailles des gouttelettes. Dans la partie II, afin d'améliorer les propriétés du PP, deux types de monomères ont été utilisés pour être greffés sur PP par extrusion réactive. Ces monomères sont l'anhydride maléique MAH et le silane. Pour améliorer le degré de greffage de MAH sur PP, la montmorillonite organiquement modifiée o-MMT a été utilisée comme un nanoréacteur. Les influences des quantités de MAH et d'initiateur ont été étudiées. Afin d'améliorer le degré de greffage du silane sur PP, les conditions opératoires ont été étudiées. Toutefois, une relation simple entre les propriétés du produit et les conditions de fonctionnement n'a pas pu être trouvée. Pour obtenir le montant le plus élevé de silane greffé sur PP, et en même temps, restreindre les deux réactions secondaires, c'est à dire la polymérisation du silane et la dégradation de la PP chaîne, modèles polynomiaux ont été tentées pour décrire ce processus

This thesis consists of two parts: In Part I, the differences between macro-and mini-emulsion polymerization were compared. A model on macro-emulsion polymerization has been established. This model can predict the radical chain size distribution for a given class of particle sizes. By comparison, a model on mini-emulsion polymerization has been established. This model can provide the particle size distribution and the change of droplets size. In Part II, in order to improve the properties of PP, two kinds of monomers were used to be grafted on PP by reactive extrusion. These monomers were maleic anhydride (MAH) and silane. To improve the grafting degree of MAH on PP, organically modified montmorillonite (MMT) was used as a nanoreactor. The effects of the amounts of MAH and that of initiator were studied. In order to improve the grafting degree of silane on PP, the operating conditions were studied. However, a simple relation between the product properties and the operating conditions could not be found. To obtain the highest amount of silane grafted on PP, and meanwhile, restraining the two side reactions, i.e. the polymerization of silane and the PP chain degradation, polynomial models were attempted to describe this process