Сонохимичен синтез на латекс

Ултразвукът индуцира и насърчава химическата реакция за полимеризация на латекса. Чрез сонохимични сили синтезът на латекс става по-бързо и по-ефективно. Дори управлението на химическата реакция става по-лесно.

Латексовите частици се използват широко като добавка за различни материали. Често срещаните области на приложение включват използването като добавки в бои и покрития, лепила и цимент.
За полимеризацията на латекса емулгирането и дисперсията на основния реакционен разтвор е важен фактор, който влияе значително върху качеството на полимера. Ултразвукът е добре известен като ефективен и надежден метод за диспергиране и емулгиране. Високият потенциал на ултразвука е способността за създаване Дисперсии и Емулсии не само в микрон, но и в наноразмерния диапазон. За синтеза на латекс, емулсия или дисперсия на мономери, например полистирол, във вода (o/w = масло във вода емулсия) е в основата на реакцията. В зависимост от вида на емулсията може да се наложи малко количество повърхностноактивно вещество, но често ултразвуковата енергия осигурява толкова фино разпределение на капчиците, така че повърхностноактивното вещество е излишно. Ако в течности се въведе ултразвук с висока амплитуда, възниква явлението на така наречената кавитация. Течността се спуква и вакуумните мехурчета се генерират по време на редуващите се цикли на високо и ниско налягане. Когато тези малки мехурчета не могат да абсорбират повече енергия, те имплодират по време на цикъл на високо налягане, така че налягане до 1000 бара и ударни вълни, както и течни струи до 400 км/ч се достигат локално. [Съслик, 1998] Тези силно интензивни сили, причинени от ултразвукова кавитация, действат върху обграждащите капчици и частици. Свободните радикали, образувани под ултразвука Кавитация инициира верижната реакция полимеризация на мономерите във водата. Полимерните вериги растат и образуват първични частици с приблизителен размер 10-20 nm. Първичните частици набъбват с мономери и инициирането на полимерни вериги продължава във водна фаза, нарастващите полимерни радикали се улавят от съществуващите частици и полимеризацията продължава вътре в частиците. След като се образуват първичните частици, цялата по-нататъшна полимеризация увеличава размера, но не и броя на частиците. Растежът продължава, докато целият мономер не бъде изразходван. Крайният диаметър на частиците обикновено е 50-500 nm.

Ако полистирол латексът се синтезира по сонохимичен път, могат да се постигнат латексови частици с малък размер 50 nm и високо молекулно тегло над 106 g/mol. Поради ефективната ултразвукова емулгация ще е необходимо само малко количество повърхностно активно вещество. Непрекъснатото ултразвуково озвучаване, приложено върху разтвора на мономера, създава достатъчно радикали около капчиците мономер, което води до много малки латексови частици по време на полимеризацията. Освен ултразвуковите ефекти на полимеризация, допълнителни предимства на този метод са ниската температура на реакцията, по-бързата последователност на реакцията и качеството на латексовите частици поради високото молекулно тегло на частиците. Предимствата на ултразвуковата полимеризация се отнасят и за ултразвуково подпомаганата съполимеризация. [Zhang et al. 2009]
Потенциален ефект на латекса се постига чрез синтеза на капсулиран нанолатекс ZnO: Капсулираният нанолатекс ZnO показва високи антикорозионни характеристики. В изследването на Sonawane et al. (2010) композитни частици ZnO/поли(бутил метакрилат) и ZnO-PBMA/полианилин нанолатекс с дължина 50 nm са синтезирани чрез сонохимична емулсионна полимеризация.
Hielscher Ultrasonics ултразвукови устройства с висока мощност са надеждни и ефективни инструменти за Сонохимичен Реакция. Широката гама от ултразвукови процесори с различен капацитет на мощност и настройки гарантира, че осигурява оптималната конфигурация за конкретния процес и обем. Всички приложения могат да бъдат оценени в лабораторията и впоследствие мащабирани до производствения размер, линейно. Ултразвуковите машини за непрекъсната обработка в проточен режим могат лесно да бъдат преоборудвани в съществуващи производствени линии.

Литература/Препратки

• Оой, С. К.; Бигс, С. (2000): Ултразвуково иницииране на синтеза на полистирол латекс. Ултразвукова сонохимия 7, 2000. 125-133.
• Сонауейн, С. Х.; Тео, Б. М.; Брочи, А.; Грийзър, Ф.; Ashokkumar, M. (2010): Сонохимичен синтез на капсулиран функционален нанолатекс ZnO и неговите антикорозионни характеристики. Промишлен & Изследвания в областта на инженерната химия 19, 2010. 2200-2205.
• Съслик, К. С. (1998): Енциклопедия по химическа технология на Кърк-Отмер; 4-то издание Дж. & Синове: Ню Йорк, том 26, 1998. 517-541.
• Тео, Б. М.; Ашоккумар, М.; Грийзър, Ф. (2011): Сонохимична полимеризация на миниемулсии в смеси от органични течности/вода. Физическа химия Химическа физика 13, 2011. 4095-4102.
• Тео, Б. М.; Чен, Ф.; Хатън, Т. А.; Грийзър, Ф.; Ашоккумар, М.; (2009): Нов синтез на наночастици от магнетит латекс чрез ултразвуково облъчване.
• Джан, К.; Парк, Би Дж.; Фанг, Ф.Ф.; Choi, HJ (2009): Сонохимично приготвяне на полимерни нанокомпозити. Молекули 14, 2009. 2095-2110.