Nowadays we are surrounded by synthetic polymers called plastics, many of the everyday objects are made of these materials. Polystyrene is the fourth plastic more consumed (data of 2000), and therefore a model that represents satisfactorily the experimental data of polystyrene-solvent systems would be very useful in the design of separation processes. In this work, two models are proposed to calculate the Gibbs free energy of polymer solutions; the Pseudomolecular model (MPM) and the Polymer-Solvent model (MPS), which apply to polystyrene-solvent systems. Both theories are developed under the hypothesis that the polymer molecule is segmented into smaller units called monomers; in this way they can be considered interactions between molecules of similar size. And only the interaction energy is considered between 2 and 3 molecules. Taking these considerations into account you get an expression for Gibbs free energy of excess based on pseudocompositions, ~ x i, formed by moles of segment and moles of solvent. From this expression you get an equation that allows to calculate the activity coefficient. Both models take into account only the energy coming from the interaction of the molecules of the solution, so, for the part concerning the arrangement of the molecules, a combinatorial term derived of the configurational entropy of mixing given by Flory-Huggins (References 6-8 and 12-14). The proposed models were compared with experimental data available in the literature and with the Flory-Huggins model, obtaining an average percentage deviation of 0.5194% with respect to the experimental data for the MPM model, which was the one that showed the best results, and that also complies with the thermodynamic consistency.
Hoy en día estamos rodeados de polímeros sintéticos llamados plásticos, muchos de los objetos de uso cotidiano están hechos de estos materiales. El poliestireno es el cuarto plástico más consumido (dato de 2000), y por tanto un modelo que represente de forma satisfactoria los datos experimentales que se tienen de sistemas poliestireno-solvente sería de gran utilidad en el diseño de los procesos de separación. En este trabajo se proponen dos modelos para calcular la energía libre de Gibbs de soluciones poliméricas; el modelo Pseudomolecular (MPM) y el modelo Polímero-Solvente (MPS), los cuales se aplican a sistemas poliestireno-solvente. Ambas teorías están desarrolladas bajo la hipótesis de que la molécula de polímero se encuentra segmentada en unidades más pequeñas llamadas monómeros; de esta forma se pueden considerar interacciones entre moléculas de tamaño similar. Y se considera solo la energía de interacción entre 2 y 3 moléculas. Tomando en cuenta estas consideraciones se obtiene una expresión para la energía libre de Gibbs de exceso basada en pseudocomposiciones, ~ x i, formadas por moles de segmento y moles de solvente. A partir de esta expresión se obtiene una ecuación que nos permite calcular el coeficiente de actividad. Ambos modelos toman en cuenta únicamente la energía proveniente de la interacción de las moléculas de la solución, así que, para la parte concerniente con el acomodo de las moléculas, se le suma un término combinatorial derivado de la entropía configuracional de mezclado dada por Flory-Huggins (Referencias 6-8 y 12-14). Los modelos propuestos fueron comparados con datos experimentales disponibles en la literatura y con el modelo de Flory-Huggins, obteniéndose una desviación porcentual promedio de 0.5194 % con respecto de los datos experimentales para el modelo MPM, que fue el que mostró mejores resultados, y que además cumple con la consistencia termodinámica.
