Lateksin sonokimyəvi sintezi

Ultrasəs lateksin polimerləşməsi üçün kimyəvi reaksiyanı başladır və sürətləndirir. Sonokimyəvi qüvvələrin təsiri ilə lateksin sintezi daha sürətli və daha səmərəli gedir. Hətta kimyəvi reaksiyanın idarə edilməsi də asanlaşır.

Ultrasəslə emal lateksin sintezini necə yaxşılaşdırır

Ultrasəs mayelərin dispersləşdirilməsi və emulsiyalaşdırılması üçün özünü təsdiqləmiş və yüksək səmərəli üsuldur. Onun unikal potensialı təkcə mikrometr diapazonunda deyil, həm də nanometr miqyasında damcı ölçülərinə malik emulsiyalar yaratmaq qabiliyyətindədir. Lateksin sintezində reaksiya adətən monomerlərin (məsələn, polistirol üçün stirolun) suda emulsiyası və ya dispersiyası ilə başlayır və suda yağ (O/W) sistemi əmələ gəlir. Formulasiyaya dair tələblərdən asılı olaraq, az miqdarda səthi aktiv maddə lazım ola bilər; lakin yüksək güclü ultrasəsin yaratdığı intensiv kəsilmə qüvvələri çox vaxt damcıların ölçülərə görə elə xırda paylanmasını təmin edir ki, səthi aktiv maddələrin miqdarını minimuma endirmək və ya onlara ehtiyacı aradan qaldırmaq mümkün olur.

Ultrasəslə emalın iş prinsipi

Mayeyə yüksək amplitudalı ultrasəs verildikdə akustik kavitasiya baş verir. Bir-birini əvəz edən yüksək və aşağı təzyiq dövrləri zamanı mikroqabarcıqlar əmələ gəlir, böyüyür və nəhayət, şiddətlə içəriyə doğru çökür. Bu çökmələr təxminən 1000 bar-a qədər ani təzyiqlərə malik lokal yüksək temperatur zonaları yaradır və sürəti 400 km/h-ə qədər çatan zərbə dalğaları və mikroşırnaqlar əmələ gətirir [Suslick, 1998]. Belə ekstremal şərait dispersləşdirilmiş damcılara və hissəciklərə birbaşa təsir edərək onların ölçülərinin səmərəli şəkildə kiçildilməsini və qarışdırılmasını təmin edir.
Mexaniki təsirlərlə yanaşı, ultrasəs kavitasiyası yüksək reaktivliyə malik sərbəst radikallar da yaradır. Bu radikallar sulu fazada monomerlərin zəncirvari reaksiya üzrə polimerləşməsini başladır. Polimer zəncirləri əmələ gəldikcə, onlar adətən 10–20 nm diapazonunda olan ilkin hissəciklərin nüvələnməsinə səbəb olur. Bu ilkin hissəciklər monomeri udaraq şişir, sulu fazada yaranan və böyüyən polimer radikalları isə mövcud hissəciklərə daxil olur. Nüvələnmə dayandıqdan sonra hissəciklərin sayı sabit qalır və sonrakı polimerləşmə yalnız hissəciklərin ölçüsünü artırır. Böyümə mövcud monomer tam sərf olunana qədər davam edir və nəticədə diametri adətən 50 ilə 500 nm arasında olan son lateks hissəcikləri alınır.

Ultrasəslə emulsiyalaşdırma və polimerləşmə

Polistirol lateksi sonokimyəvi yolla sintez edildikdə, hissəcik diametrlərinin təxminən 50 nm qədər kiçik olmasına və molekulyar kütlələrin 10⁶ g/mol-dan çox olmasına nail olmaq mümkündür. Yüksək güclü ultrasəsin yaratdığı yüksək səmərəli emulsiyalaşdırma sayəsində yalnız minimum miqdarda səthi aktiv maddə tələb olunur. Monomer fazasının fasiləsiz ultrasəslə emalı monomer damcılarının yaxınlığında yüksək radikal sıxlığı yaradır ki, bu da polimerləşmə zamanı son dərəcə kiçik lateks hissəciklərinin əmələ gəlməsini təşviq edir. Polimerləşməyə mexanokimyəvi təsirlərdən əlavə, ultrasəslə sintezin digər üstünlüklərinə daha aşağı reaksiya temperaturları, sürətlənmiş reaksiya kinetikası və molekulyar kütlələri əhəmiyyətli dərəcədə yüksəlmiş yüksək keyfiyyətli lateksin istehsalı daxildir. Bu üstünlüklər ultrasəsin köməyi ilə aparılan kopolimerləşmə proseslərinə də şamil olunur [Zhang et al., 2009].
ZnO enkapsulyasiyalı nanolateksin sintezi vasitəsilə funksional göstəriciləri daha da yaxşılaşdırmaq mümkündür. Belə hibrid hissəciklər nəzərəçarpacaq dərəcədə yüksək antikorroziya xüsusiyyətləri nümayiş etdirir. Məsələn, Sonawane et al. (2010) sonokimyəvi emulsiya polimerləşməsindən istifadə edərək ölçüsü təxminən 50 nm olan ZnO/poli(butil metakrilat) və ZnO–PBMA/polianilin nanolateks kompozit hissəcikləri sintez etmişdir.
Hielscher yüksək güclü ultrasəs cihazları sonokimyəvi reaksiyaların aparılması üçün möhkəm və səmərəli alətlərdir. Müxtəlif güc göstəricilərinə və konfiqurasiyalara malik ultrasəs prosessorlarının geniş çeşidi konkret proses tələblərinə və partiya və ya axın rejimində emal olunan həcmlərə optimal uyğunlaşmanı təmin edir. Bütün proseslər laboratoriya miqyasında qiymətləndirilə və sonradan xətti və proqnozlaşdırıla bilən şəkildə sənaye istehsalı miqyasına çatdırıla bilər. Fasiləsiz axın rejimində işləmək üçün nəzərdə tutulmuş ultrasəs qurğuları mövcud istehsal xətlərinə problemsiz inteqrasiya edilə bilər.

Səmərəli lateks istehsalı üçün ultrasəslə emalın üstünlüklərindən yararlanın

Ultrasəslə emal lateksin emulsiyalaşdırılmasını və sintezini yaxşılaşdırmaq üçün özünəməxsus dərəcədə güclü və çoxşaxəli yanaşma təqdim edir. Yüksək güclü ultrasəsin yaratdığı intensiv kəsilmə qüvvələri və kavitasiya təsirləri son dərəcə xırda damcılı və sabit emulsiyalar əmələ gətirərək çox vaxt səthi aktiv maddələrə ehtiyacı azaldır və ya aradan qaldırır. Eyni zamanda, ultrasəs şəraitində radikalların əmələ gəlməsi polimerləşməni başladır və sürətləndirir, hissəciklərin nüvələnməsinə, böyüməsinə və son morfologiyasına dəqiq nəzarət etməyə imkan verir. Bu mexanokimyəvi və sonokimyəvi üstünlüklərin birgə təsiri daha kiçik hissəcik ölçülərinə, daha yüksək molekulyar kütlələrə və daha yaxşı bircinsliyə malik latekslər verir. Bundan əlavə, ultrasəslə emal daha aşağı reaksiya temperaturlarına, daha qısa reaksiya müddətlərinə və laboratoriyadan sənaye istehsalına etibarlı miqyaslandırmaya imkan verir. Ümumilikdə, ultrasəslə emal həm prosesin səmərəliliyini, həm də məhsulun keyfiyyətini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır və bununla da müasir lateks sintezi üçün üstün texnologiyaya çevrilir.

Ədəbiyyat/İstinadlar

• Luo Y.D., Dai C.A., Chiu W.Y. (2009): P(AA-SA) latex particle synthesis via inverse miniemulsion polymerization-nucleation mechanism and its application in pH buffering. Journal of Colloid Interface Science 2009 Feb 1;330(1):170-4.
• Sonawane, S. H.; Teo, B. M.; Brotchie, A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M. (2010): Sonochemical Synthesis of ZnO Encapsulated Functional Nanolatex and its Anticorrosive Performance. Industrial & Engineering Chemistry Research 19, 2010. 2200-2205.
• Oliver Pankow, Gudrun Schmidt-Naake (2009): In Situ Synthesis of Mg/Si Polymer Composites via Emulsion Polymerization. Macro-Molecular Materials and Engineering, Volume291, Issue 11, November 9, 2006. 1348-1357.
• Teo, B. M..; Chen, F.; Hatton, T. A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M.; (2009): Novel one-pot synthesis of magnetite latex nanoparticles by ultrasonic irradiation. Langmuir 25(5):2593-5