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Polimerização frontal

Os avanços na química do polímero levaram ao desenvolvimento de monómeros e agentes de iniciação que fornecem frentes de polimerização de propagação conduzidos pela exotermicidade da reação de polimerização e pelo transporte de calor do produto polimerizado para o monómero. O uso de processos de polimerização baseados neste modo de polimerização tem muitas aplicações, incluindo a cura rápida de polímeros sem aquecimento externo, cura uniforme de amostras grossas, preparação sem solvente de alguns polímeros e enchimento / vedação de estruturas com cavidades de forma arbitrária sem ter que aquecer a estrutura externamente. Uma limitação importante deste processo é que as frentes se extinguem quando tentam se propagar através de canais que são muito estreitos (provavelmente devido a perdas de calor condutoras) ou muito largos (por razões desconhecidas, que propomos ser perdas de calor convectivas impulsionadas pela flutuabilidade - fluxo induzido. Mesmo quando a extinção não ocorre, as instabilidades convectivas e flutuantes podem afetar a estrutura e as propriedades dos materiais polimerizados resultantes, bem como as taxas de propagação das frentes. O objetivo deste trabalho é determinar os mecanismos de extinção e instabilidade e assim determinar meios para obter material de produto mais útil na gravidade da Terra e µg.

Heaters are appliances whose purpose is to generate heat (i.e. warmth) for the building. This can be done via central heating. Such a system contains a boiler, furnace, or heat pump to heat water, steam, or air in a central location such as a furnace room in a home, or a mechanical room in a large building. The heat can be transferred by convection, conduction, or radiation.

As experiências serão realizadas em duas geometrias distintas, especificamente células Hele-Shaw e tubos redondos (Figura 1), na gravidade da terra e na microgravidade. Nossos experimentos em combustão de gás em tubos redondos de diâmetro variável demonstraram dois limites distintos de extinção devido a esses processos; Será determinado se o mesmo se aplica às frentes de polímero. Também serão feitas comparações com instabilidades e mecanismos de extinção em chamas e frentes de reação química autocatalítica aquosa. Os efeitos da tensão superficial entre fluídos miscibles (discutidos acima) também serão avaliados (veja também a Figura 2 abaixo). A fluorescência induzida por laser (Figura 3) será utilizada para obter imagens das frentes de polimerização. Também serão realizadas simulações numéricas de frentes de polimerização frontal em ambas as células Hele-Shaw e tubos redondos.

Figura 1. Diagrama esquemático de aparelhos experimentais, mostrados para frentes de propagação para cima em células Hele-Shaw e frentes de propagação para baixo em tubos. Banho de água e todos os diagnósticos mostrados utilizados tanto para aparelhos Hele-Shaw quanto para tubos. Sistema LDV apenas para testes 1g. Não mostrado: interferómetro de corte a laser.

Figura 2. Ilustração esquemática do efeito proposto dos gradientes de tensão superficial no fluxo ao longo da frente do polímero (mostrado se propagando para cima). Observe que a direção do fluxo é contrário ao fluxo termocapilar convencional.

Figura 3. Imagens de frentes de polimerização. (a) Imagem LIF usando 20 ppm (em massa) BODIPY 493503 indicador fluorescente (de Molecular Probes, Eugene, OR) iluminado por uma folha de luz laser de argônio 0,5 mm de espessura, propagação para cima, não Cab-o-sil (nota plumas térmicas que sobem das curvas do fio do ignitor); (b) Imagem LIF usando o indicador BODIPY 493503, propagação para baixo, sem Cab-o-sil (nota de produtos não fluorescentes que se espalham para baixo); (c) imagem LIF usando o indicador BODIPY 493503, propagação para baixo, 0,75 g Cab-o-sil; (d) igual a (c), mas imagem direta (não LIF). Todas as imagens: diâmetro do tubo (w) 18 mm, composição da mistura 1,5 g AP, 15 ml de HEMA, 15 ml de DMSO.