Experimental investigation of PVAc aqueous emulsion polymerization on a pilot-scale reactor: influence of process variables on the product pseudoplastic behavior

This thesis explores the pilot-scale production of PVAc using aqueous emulsion polymerization and investigates the impact of the various process parameters on the pseudoplastic behavior of the final product. The thesis has been conducted in collaboration with Giancol S.p.A, in a five months span. Key process variables such as the reaction time, alcohol composition, surfactant concentration, VAM flowrates and the VAM/PVA ratio has been modified to evaluate their effects on viscosity, PSD, and rheological properties. The results obtained has been used to train an optimization model with the aim of find formulations for PVAc-based adhesives, offering potential improvements in both production efficiency and product performance. Moreover, the research contributes to understanding how the manipulation of variables during the polymerization process can tailor adhesive properties, particularly in terms of viscosity, pseudoplastic behavior and stability.

Questa tesi esplora la produzione su scala pilota di PVAc utilizzando la polimerizzazione in emulsione acquosa e indaga l'impatto di vari parametri di processo sul comportamento pseudoplastico del prodotto finale. La tesi è stata condotta in collaborazione con Giancol S.p.A, in un arco di cinque mesi. Sono stati modificati parametri chiave di processo come il tempo di reazione, la composizione dell'alcol, la concentrazione di tensioattivo, le portate di flusso di VAM e il rapporto VAM/PVA per valutare i loro effetti sulla viscosità, PSD e le proprietà reologiche. I risultati ottenuti sono stati utilizzati per addestrare un modello di ottimizzazione con l'obiettivo di trovare formulazioni per adesivi a base di PVAc, offrendo potenziali miglioramenti sia nell'efficienza produttiva che nelle prestazioni del prodotto. Inoltre, la ricerca contribuisce a comprendere come la manipolazione delle variabili durante il processo di polimerizzazione possa modificare le proprietà dell'adesivo, in particolare in termini di viscosità, comportamento pseudoplastico e stabilità.