Stochastic modelling and simulation of free radical polymerization of styrene in microchannels using a hybrid Gillespie algorithm (2024)
- Authors:
- Autor USP: IWUCHUKWU, EDWARD UCHECHUKWU - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PQI
- Subjects: POLIMERIZAÇÃO; RADICAIS LIVRES; ALGORITMOS
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Recentemente, foram conduzidos estudos avançados sobre a produção de poliestireno através da polimerização via radicais livres (FRP) em microcanais. Esse tema tem despertado grande interesse, principalmente devido à eficiência proporcionada pelos microrreatores em termos de intensificacao do processo. Além disso, especialmente em plantas-piloto, os microrreatores têm sido utilizados devido à sua eficácia no monitoramento das características ou propriedades finais do polímero poliestireno, que variam conforme o tamanho da cadeia polimérica. Por outro lado, um problema crítico encontrado em microrreatores e milirreatores é o entupimento dos microcanais. Neste trabalho, foi simulada a síntese de poliestireno via FRP em microcanal utilizando um algoritmo robusto e eficiente em termos de tempo, baseado na simulação estocástica híbrida baseada no algoritmo de Gillespie. Esse método não apenas simula o crescimento da cadeia polimérica, mas também permite um cálculo determinístico paralelo simultâneo do mesmo sistema de reação. Os perfis determinísticos obtidos em diferentes condições foram comparados com as respectivas trajetórias estocásticas. Para validar o modelo, os resultados obtidos para a conversão de monômero (X), o índice de polidispersidade (PDI), o peso molecular é numérico (Mn) e o peso molecular médio ponderado (Mw) foram comparados aos dados experimentais. Foram utilizados tempos de residência variando de 5 a 80 minutos e diferentes condições operacionais, incluindo concentrações iniciais de monômero (M), solvente (S) e iniciador (I) e, também, temperaturas variando entre 100 e 140 graus Celsius. O erro percentual m´edio (APE - Average Percentage Error) obtido a partir da simulação determinística pelo algoritmo de simulação estocástica híbrida (HSSA) aproxima-se dos resultadosencontrados na literatura, validando assim a capacidade de simular a polimerização via FRP do monômero de estireno. Dessa forma, aplicando diferentes condições de entrada, o algoritmo foi utilizado para prever simultaneamente os perfis determinísticos e as trajetórias estocásticas. O modelo estocástico permite a compreensão dos fenômenos físicos que ocorrem dentro de um microrreator.
- Imprenta:
- Data da defesa: 04.04.2024
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ABNT
IWUCHUKWU, Edward Uchechukwu. Stochastic modelling and simulation of free radical polymerization of styrene in microchannels using a hybrid Gillespie algorithm. 2024. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2024. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-12072024-065604/pt-br.php. Acesso em: 04 ago. 2025. -
APA
Iwuchukwu, E. U. (2024). Stochastic modelling and simulation of free radical polymerization of styrene in microchannels using a hybrid Gillespie algorithm (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-12072024-065604/pt-br.php -
NLM
Iwuchukwu EU. Stochastic modelling and simulation of free radical polymerization of styrene in microchannels using a hybrid Gillespie algorithm [Internet]. 2024 ;[citado 2025 ago. 04 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-12072024-065604/pt-br.php -
Vancouver
Iwuchukwu EU. Stochastic modelling and simulation of free radical polymerization of styrene in microchannels using a hybrid Gillespie algorithm [Internet]. 2024 ;[citado 2025 ago. 04 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-12072024-065604/pt-br.php
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