Ηχοχημική σύνθεση λατέξ

Ο υπέρηχος προκαλεί και προάγει τη χημική αντίδραση για τον πολυμερισμό του λατέξ. Με sonochemical δυνάμεις, η σύνθεση λατέξ συμβαίνει ταχύτερα και πιο αποτελεσματικά. Ακόμη και ο χειρισμός της χημικής αντίδρασης γίνεται ευκολότερος.

Τα σωματίδια λατέξ χρησιμοποιούνται ευρέως ως πρόσθετα για διάφορα υλικά. Τα κοινά πεδία εφαρμογής περιλαμβάνουν τη χρήση ως πρόσθετα σε χρώματα και επιχρίσματα, κόλλες και τσιμέντο.
Για τον πολυμερισμό του λατέξ, η γαλακτωματοποίηση και η διασπορά του βασικού διαλύματος αντίδρασης είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει σημαντικά την ποιότητα του πολυμερούς. Ο υπέρηχος είναι γνωστός ως αποτελεσματική και αξιόπιστη μέθοδος διασποράς και γαλακτωματοποίησης. Το υψηλό δυναμικό των υπερήχων είναι η ικανότητα δημιουργίας Διασπορές και Γαλακτώματα Όχι μόνο στο micron- αλλά και στο εύρος νανο-μεγέθους. Για τη σύνθεση λατέξ, γαλάκτωμα ή διασπορά μονομερών, π.χ. πολυστυρολίου, σε νερό (o/w = έλαιο σε νερό γαλάκτωμα) αποτελεί τη βάση της αντίδρασης. Ανάλογα με τον τύπο γαλακτώματος, μπορεί να απαιτείται μικρή ποσότητα επιφανειοδραστικού, αλλά συχνά η υπερηχητική ενέργεια παρέχει μια τόσο λεπτή κατανομή σταγονιδίων έτσι ώστε η επιφανειοδραστική ουσία να είναι περιττή. Εάν ο υπερηχογράφος με υψηλά πλάτη εισάγεται σε υγρά, εμφανίζεται το φαινόμενο της λεγόμενης σπηλαίωσης. Οι εκρήξεις υγρού και οι φυσαλίδες κενού δημιουργούνται κατά τη διάρκεια των εναλλασσόμενων κύκλων υψηλής πίεσης και χαμηλής πίεσης. Όταν αυτές οι μικρές φυσαλίδες δεν μπορούν να απορροφήσουν περισσότερη ενέργεια, εκρήγνυνται κατά τη διάρκεια ενός κύκλου υψηλής πίεσης, έτσι ώστε πιέσεις έως 1000 bar και κρουστικά κύματα, καθώς και πίδακες υγρού έως 400 km / h επιτυγχάνονται τοπικά. [Suslick, 1998] Αυτές οι πολύ έντονες δυνάμεις, που προκαλούνται από υπερήχων σπηλαίωση, τίθενται σε ισχύ στα σταγονίδια και τα σωματίδια που περικλείουν. Οι ελεύθερες ρίζες που σχηματίζονται κάτω από το υπερήχων σπηλαίωση Ξεκινήστε τον πολυμερισμό αλυσιδωτής αντίδρασης των μονομερών στο νερό. Οι πολυμερείς αλυσίδες αναπτύσσονται και σχηματίζουν πρωτογενή σωματίδια με μέγεθος περίπου 10-20 nm. Τα πρωτογενή σωματίδια διογκώνονται με μονομερή και η έναρξη των πολυμερών αλυσίδων συνεχίζεται στην υδατική φάση, οι αναπτυσσόμενες ρίζες πολυμερούς παγιδεύονται από τα υπάρχοντα σωματίδια και ο πολυμερισμός συνεχίζεται μέσα στα σωματίδια. Αφού σχηματιστούν τα πρωτογενή σωματίδια, όλος ο περαιτέρω πολυμερισμός αυξάνει το μέγεθος αλλά όχι τον αριθμό των σωματιδίων. Η ανάπτυξη συνεχίζεται μέχρι να καταναλωθεί όλο το μονομερές. Οι τελικές διάμετροι σωματιδίων είναι συνήθως 50-500 nm.

Εάν το λατέξ πολυστυρολίου συντίθεται μέσω ηχοχημικής οδού, μπορούν να επιτευχθούν σωματίδια λατέξ μικρού μεγέθους 50 nm και υψηλού μοριακού βάρους άνω των 106 g/mol. Λόγω της αποτελεσματικής γαλακτωματοποίησης υπερήχων, θα χρειαστεί μόνο μια μικρή ποσότητα επιφανειοδραστικού. Η συνεχής υπερήχους που εφαρμόζεται στο διάλυμα μονομερούς δημιουργεί επαρκείς ρίζες γύρω από τα σταγονίδια μονομερούς, γεγονός που οδηγεί στα πολύ μικρά σωματίδια λατέξ κατά τη διάρκεια του πολυμερισμού. Εκτός από τα αποτελέσματα πολυμερισμού υπερήχων, περαιτέρω οφέλη αυτής της μεθόδου είναι η χαμηλή θερμοκρασία αντίδρασης, η ταχύτερη αλληλουχία αντίδρασης και η ποιότητα των σωματιδίων λατέξ λόγω του υψηλού μοριακού βάρους των σωματιδίων. Τα πλεονεκτήματα του υπερηχητικού πολυμερισμού ισχύουν επίσης για τον υπερηχητικά υποβοηθούμενο συμπολυμερισμό. [Zhang et al. 2009]
Μια πιθανή επίδραση του λατέξ επιτυγχάνεται με τη σύνθεση του ενθυλακωμένου νανολατέξ ZnO: Το ενθυλακωμένο νανολατέξ ZnO παρουσιάζει υψηλή αντιδιαβρωτική απόδοση. Στη μελέτη των Sonawane et al. (2010), σύνθετα σωματίδια ZnO/poly(butyl methacrylate) και ZnO−PBMA/polyaniline nanolatex των 50 nm έχουν συντεθεί με υπερπολυμερισμό sonochemical γαλακτώματος.
Hielscher Ultrasonics συσκευές υπερήχων υψηλής ισχύος είναι αξιόπιστα και αποτελεσματικά εργαλεία για sonochemical αντίδραση. Ένα ευρύ φάσμα επεξεργαστών υπερήχων με διαφορετικές χωρητικότητες ισχύος και ρυθμίσεις φροντίζει να παρέχει τη βέλτιστη διαμόρφωση για τη συγκεκριμένη διαδικασία και όγκο. Όλες οι εφαρμογές μπορούν να αξιολογηθούν στο εργαστήριο και στη συνέχεια να κλιμακωθούν στο μέγεθος παραγωγής, γραμμικά. Οι μηχανές υπερήχων για συνεχή επεξεργασία στη λειτουργία ροής μπορούν εύκολα να τοποθετηθούν εκ των υστέρων σε υπάρχουσες γραμμές παραγωγής.