Sonochemická syntéza latexu
Ultrazvuk indukuje a podporuje chemickou reakci pro polymeraci latexu. Sonochemickými silami probíhá syntéza latexu rychleji a efektivněji. Dokonce i manipulace s chemickou reakcí se stává snazší.
Latexové částice jsou široce používány jako přísada do různých materiálů. Mezi běžné oblasti použití patří použití jako přísady do barev a nátěrů, lepidel a cementu.
Pro polymeraci latexu je důležitým faktorem, který významně ovlivňuje kvalitu polymeru, emulgace a disperze základního reakčního roztoku. Ultrazvuk je známý jako účinná a spolehlivá metoda pro dispergaci a emulgaci. Vysoký potenciál ultrazvuku spočívá ve schopnosti vytvářet Disperze a emulze A to nejen v rozsahu mikronů, ale také v rozsahu nanočástic. Pro syntézu latexu emulze nebo disperze monomerů, např. polystyrenu, ve vodě (o/w = olej ve vodě emulze) je základem reakce. V závislosti na typu emulze může být vyžadováno malé množství povrchově aktivní látky, ale ultrazvuková energie často poskytuje tak jemné rozložení kapiček, že povrchově aktivní látka je zbytečná. Pokud je ultrazvuk s vysokými amplitudami zaveden do kapalin, dochází k jevu tzv. kavitace. Prasknutí kapaliny a vakuové bubliny vznikají při střídání vysokotlakých a nízkotlakých cyklů. Když tyto malé bublinky nemohou absorbovat více energie, implodují během vysokotlakého cyklu, takže lokálně je dosaženo tlaku až 1000 barů a rázových vln a proudů kapaliny až 400 km/h. [Sušlick, 1998] Tyto vysoce intenzivní síly, způsobené ultrazvukovou kavitací, působí na obklopující kapičky a částice. Volné radikály vytvořené pod ultrazvukovým kavitace zahájit polymeraci monomerů ve vodě řetězovou reakcí. Polymerní řetězce rostou a tvoří primární částice o přibližné velikosti 10-20 nm. Primární částice bobtnají monomery a iniciace polymerních řetězců pokračuje ve vodné fázi, rostoucí polymerní radikály jsou zachyceny stávajícími částicemi a polymerace pokračuje uvnitř částic. Poté, co se vytvoří primární částice, veškerá další polymerace zvyšuje velikost, ale ne počet částic. Růst pokračuje, dokud není spotřebován veškerý monomer. Konečné průměry částic jsou obvykle 50-500 nm.
Potenciálního účinku latexu je dosaženo syntézou ZnO enkapsulovaného nanolatexu: ZnO zapouzdřený nanolatex vykazuje vysoké antikorozní vlastnosti. Ve studii Sonawane et al. (2010) byly sonochemickou emulzní polymerací syntetizovány nanolatexové kompozitní částice ZnO/poly(butylmethakrylát) a ZnO−PBMA/polyanilin.
Hielscher Ultrasonics Vysoce výkonná ultrazvuková zařízení jsou spolehlivými a účinnými nástroji pro sonochemické reakce. Široká škála ultrazvukových procesorů s různými výkonovými kapacitami a nastaveními zajišťuje optimální konfiguraci pro konkrétní proces a objem. Všechny aplikace lze vyhodnotit v laboratoři a následně lineárně škálovat až do produkční velikosti. Ultrazvukové stroje pro kontinuální zpracování v průtočném režimu lze snadno dovybavit do stávajících výrobních linek.
Literatura/Odkazy
- Ooi, S. K.; Biggs, S. (2000): Ultrazvuková iniciace syntézy polystyrenového latexu. Ultrazvuková sonochemie 7, 2000. 125-133.
- Sonawane, S. H.; Teo, B. M.; Brotchie, A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M. (2010): Sonochemická syntéza funkčního nanolatexu zapouzdřeného ZnO a jeho antikorozní vlastnosti. Industriální & Výzkum inženýrské chemie 19, 2010. 2200-2205.
- Suslick, K. S. (1998): Kirk-Othmerova encyklopedie chemické technologie; 4. vyd. J. Wiley & Synové: New York, sv. 26, 1998. 517-541.
- Teo, B. M..; Ashokkumar, M.; Grieser, F. (2011): Sonochemická polymerace miniemulzí ve směsích organických kapalin a vody. Fyzikální chemie Chemická fyzika 13, 2011. 4095-4102.
- Teo, B. M..; Chen, F.; Hatton, T. A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M.; (2009): Nová syntéza nanočástic magnetitového latexu v jedné nádobě ultrazvukovým ozařováním.
- Zhang, K.; Park, B.J.; Tesák, F.F.; Choi, H. J. (2009): Sonochemická příprava polymerních nanokompozitů. Molekuly 14, 2009. 2095-2110.