Sonochemical Σύνθεση Latex
Υπέρηχος επάγει και προωθεί την χημική αντίδραση για τον πολυμερισμό του λατέξ. Με sonochemical δυνάμεις, η σύνθεση λατέξ λαμβάνει χώρα ταχύτερη και πιο αποτελεσματική. Ακόμη και ο χειρισμός της χημικής αντίδρασης γίνεται ευκολότερη.
Τα σωματίδια λατέξ που χρησιμοποιείται ευρέως ως πρόσθετο για διάφορα υλικά. Κοινά πεδία εφαρμογής περιλαμβάνουν τη χρήση ως πρόσθετα σε χρώματα και επιχρίσματα, κόλλες και τσιμέντο.
Για τον πολυμερισμό του λατέξ, η γαλακτωματοποίηση και διασπορά του βασικού διαλύματος της αντίδρασης είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει σημαντικά την ποιότητα του πολυμερούς. Ο υπέρηχος είναι καλά-γνωστή ως αποτελεσματική και αξιόπιστη μέθοδος για τη διασπορά και γαλακτωματοποίηση. Το υψηλό δυναμικό των υπερήχων είναι η δυνατότητα δημιουργίας διασπορές και γαλακτώματα όχι μόνο στην micron- αλλά και στην περιοχή νανο-μεγέθους. Για τη σύνθεση του λατέξ, ενός γαλακτώματος ή διασποράς των μονομερών, π.χ. πολυστυρένιο, σε νερό (o / w = ελαίου-σε-νερό Γαλάκτωμα) είναι η βάση της αντίδρασης. Ανάλογα με τον τύπο του γαλακτώματος, μπορεί να απαιτείται μικρή ποσότητα επιφανειοδραστικού, αλλά συχνά η υπερηχητική ενέργεια παρέχει μια τέτοια λεπτή κατανομή σταγονιδίων έτσι ώστε το επιφανειοδραστικό να είναι περιττό. Εάν εισάγεται υπερήχων με υψηλά πλάτη σε υγρά, συμβαίνει το φαινόμενο της αποκαλούμενης σπηλαίωσης. Οι εκρήξεις υγρών 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, καταστρέφονται κατά τη διάρκεια ενός κύκλου υψηλής πίεσης, έτσι ώστε οι πιέσεις έως 1000 bar και τα κύματα κλονισμού, καθώς και τα υγρά ακροφύσια μέχρι 400 km / h, φθάνουν τοπικά. [Suslick, 1998] Αυτές οι πολύ έντονες δυνάμεις, που προκαλούνται από υπερηχητική σπηλαίωση, δρουν στα σταγονίδια και τα σωματίδια που περικλείουν. Οι ελεύθερες ρίζες που σχηματίζονται κάτω από το υπερηχητικό σπηλαίωση αρχίσει ο πολυμερισμός αλυσιδωτή αντίδραση των μονομερών στο νερό. Οι αλυσίδες του πολυμερούς μεγαλώνουν και σχηματίζουν βασικά σωματίδια με μια κατά προσέγγιση μέγεθος των 10-20 nm. Τα πρωτογενή σωματίδια διογκώνονται με μονομερή, και η έναρξη των αλυσίδων πολυμερούς συνεχίζει στην υδατική φάση, η αυξανόμενη οι ρίζες πολυμερούς παγιδεύονται από τα υπάρχοντα σωματίδια, και ο πολυμερισμός συνεχίζεται και στο εσωτερικό των σωματιδίων. Αφού έχουν σχηματιστεί τα πρωτογενή σωματίδια, όλα περαιτέρω πολυμερισμό αυξάνει το μέγεθος, αλλά όχι τον αριθμό των σωματιδίων. Η ανάπτυξη συνεχίζεται μέχρι όλο το μονομερές καταναλώνεται. Οι τελικές διάμετροι σωματιδίου τυπικά είναι 50-500 nm.
Τα σωματίδια λατέξ που χρησιμοποιείται ευρέως ως πρόσθετο για διάφορα υλικά. Κοινά πεδία εφαρμογής περιλαμβάνουν τη χρήση ως πρόσθετα σε χρώματα και επιχρίσματα, κόλλες και τσιμέντο.
Για τον πολυμερισμό του λατέξ, η γαλακτωματοποίηση και διασπορά του βασικού διαλύματος της αντίδρασης είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει σημαντικά την ποιότητα του πολυμερούς. Ο υπέρηχος είναι καλά-γνωστή ως αποτελεσματική και αξιόπιστη μέθοδος για τη διασπορά και γαλακτωματοποίηση. Το υψηλό δυναμικό των υπερήχων είναι η δυνατότητα δημιουργίας διασπορές και γαλακτώματα όχι μόνο στην micron- αλλά και στην περιοχή νανο-μεγέθους. Για τη σύνθεση του λατέξ, ενός γαλακτώματος ή διασποράς των μονομερών, π.χ. πολυστυρένιο, σε νερό (o / w = ελαίου-σε-νερό Γαλάκτωμα) είναι η βάση της αντίδρασης. Ανάλογα με τον τύπο του γαλακτώματος, μπορεί να απαιτείται μικρή ποσότητα επιφανειοδραστικού, αλλά συχνά η υπερηχητική ενέργεια παρέχει μια τέτοια λεπτή κατανομή σταγονιδίων έτσι ώστε το επιφανειοδραστικό να είναι περιττό. Εάν εισάγεται υπερήχων με υψηλά πλάτη σε υγρά, συμβαίνει το φαινόμενο της αποκαλούμενης σπηλαίωσης. Οι εκρήξεις υγρών 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, καταστρέφονται κατά τη διάρκεια ενός κύκλου υψηλής πίεσης, έτσι ώστε οι πιέσεις έως 1000 bar και τα κύματα κλονισμού, καθώς και τα υγρά ακροφύσια μέχρι 400 km / h, φθάνουν τοπικά. [Suslick, 1998] Αυτές οι πολύ έντονες δυνάμεις, που προκαλούνται από υπερηχητική σπηλαίωση, δρουν στα σταγονίδια και τα σωματίδια που περικλείουν. Οι ελεύθερες ρίζες που σχηματίζονται κάτω από το υπερηχητικό σπηλαίωση αρχίσει ο πολυμερισμός αλυσιδωτή αντίδραση των μονομερών στο νερό. Οι αλυσίδες του πολυμερούς μεγαλώνουν και σχηματίζουν βασικά σωματίδια με μια κατά προσέγγιση μέγεθος των 10-20 nm. Τα πρωτογενή σωματίδια διογκώνονται με μονομερή, και η έναρξη των αλυσίδων πολυμερούς συνεχίζει στην υδατική φάση, η αυξανόμενη οι ρίζες πολυμερούς παγιδεύονται από τα υπάρχοντα σωματίδια, και ο πολυμερισμός συνεχίζεται και στο εσωτερικό των σωματιδίων. Αφού έχουν σχηματιστεί τα πρωτογενή σωματίδια, όλα περαιτέρω πολυμερισμό αυξάνει το μέγεθος, αλλά όχι τον αριθμό των σωματιδίων. Η ανάπτυξη συνεχίζεται μέχρι όλο το μονομερές καταναλώνεται. Οι τελικές διάμετροι σωματιδίου τυπικά είναι 50-500 nm.
Υπερήχων αντιδραστήρες κελί ροής επιτρέπουν συνεχή επεξεργασία.
Εάν το λατέξ πολυστυρενίου συντίθεται μέσω sonochemical οδού, σωματίδια latex με ένα μικρό μέγεθος των 50 nm και υψηλού μοριακού βάρους άνω των 106 g / mol μπορεί να επιτευχθεί. Λόγω της αποτελεσματικής γαλακτωματοποίησης υπερήχων, θα χρειαστεί μόνο μια μικρή ποσότητα επιφανειοδραστικού. Η συνεχής υπερήχων που εφαρμόζεται στο διάλυμα μονομερούς δημιουργεί αρκετές ρίζες γύρω από τα σταγονίδια μονομερούς, γεγονός που οδηγεί στα πολύ μικρά σωματίδια latex κατά τη διάρκεια του πολυμερισμού. Εκτός από τις επιδράσεις πολυμερισμού υπερήχων, περαιτέρω πλεονεκτήματα αυτής της μεθόδου είναι η χαμηλή θερμοκρασία αντίδρασης, η ταχύτερη αλληλουχία αντίδρασης και η ποιότητα των σωματιδίων λάτεξ λόγω του υψηλού μοριακού βάρους των σωματιδίων. Τα πλεονεκτήματα του υπερηχητικού πολυμερισμού ισχύουν επίσης για τον συμπολυμερισμό που υποβοηθείται με υπερήχους. [Zhang et αϊ. 2009]
Ένα δυνητικό αποτέλεσμα λατέξ επιτυγχάνεται με τη σύνθεση του ΖηΟ ενθυλακωμένων nanolatex: Το ΖηΟ ενθυλακωμένο nanolatex δείχνει υψηλή αντισκωριακή απόδοσης. Στη μελέτη των Sonawane et al. (2010), ZnO / πολυ (μεθακρυλικό βουτυλεστέρα) και ZnO-ρΒΜΑ / πολυανιλίνης σωματίδια nanolatex σύνθετο 50 nm έχουν συντεθεί από sonochemical πολυμερισμό γαλακτώματος.
Hielscher Υπέρηχοι συσκευές υπερήχων υψηλής ισχύος είναι αξιόπιστα και αποτελεσματικά εργαλεία για την Sonochemical αντίδραση. Ένα ευρύ φάσμα των υπερήχων επεξεργαστές με διαφορετικές ικανότητες ισχύος και ρυθμίσεις φροντίζει να παρέχει την βέλτιστη διαμόρφωση για τη συγκεκριμένη διεργασία και τον όγκο. Όλες οι εφαρμογές μπορούν να αξιολογηθούν στο εργαστήριο και στη συνέχεια κλιμακώνεται μέχρι το μέγεθος της παραγωγής, γραμμικά. Υπερήχων μηχανές για συνεχή επεξεργασία σε κατάσταση ροής-διαμέσου μπορεί να τοποθετηθεί εύκολα σε υπάρχουσες γραμμές παραγωγής.
Ένα δυνητικό αποτέλεσμα λατέξ επιτυγχάνεται με τη σύνθεση του ΖηΟ ενθυλακωμένων nanolatex: Το ΖηΟ ενθυλακωμένο nanolatex δείχνει υψηλή αντισκωριακή απόδοσης. Στη μελέτη των Sonawane et al. (2010), ZnO / πολυ (μεθακρυλικό βουτυλεστέρα) και ZnO-ρΒΜΑ / πολυανιλίνης σωματίδια nanolatex σύνθετο 50 nm έχουν συντεθεί από sonochemical πολυμερισμό γαλακτώματος.
Hielscher Υπέρηχοι συσκευές υπερήχων υψηλής ισχύος είναι αξιόπιστα και αποτελεσματικά εργαλεία για την Sonochemical αντίδραση. Ένα ευρύ φάσμα των υπερήχων επεξεργαστές με διαφορετικές ικανότητες ισχύος και ρυθμίσεις φροντίζει να παρέχει την βέλτιστη διαμόρφωση για τη συγκεκριμένη διεργασία και τον όγκο. Όλες οι εφαρμογές μπορούν να αξιολογηθούν στο εργαστήριο και στη συνέχεια κλιμακώνεται μέχρι το μέγεθος της παραγωγής, γραμμικά. Υπερήχων μηχανές για συνεχή επεξεργασία σε κατάσταση ροής-διαμέσου μπορεί να τοποθετηθεί εύκολα σε υπάρχουσες γραμμές παραγωγής.
συσκευή υπερήχων UP200S
Λογοτεχνία / Αναφορές
- Οοί, S. Κ .; Biggs, S. (2000): Υπερήχων έναρξη της σύνθεσης λατέξ πολυστυρολίου. Υπέρηχοι sonochemistry 7, 2000. 125-133.
- Sonawane, S. Η .; Teo, Β Μ .; Brotchie, Α .; Grieser, F .; Ashokkumar, M. (2010): Sonochemical Σύνθεση του ZnO Encapsulated Λειτουργική Nanolatex και Αντιδιαβρωτική επιδόσεων του. Βιομηχανικός & Μηχανική χημεία έρευνα 19, 2010. το 2200-2205.
- Suslick, Κ S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology? 4η έκδ. J. Wiley & Sons: Νέα Υόρκη, Τομ. 26, 1998. 517-541.
- Teo, Β Μ ..? Ashokkumar, Μ .; Grieser, F. (2011): Sonochemical πολυμερισμό miniemulsions σε υγρά μίγματα οργανικών / ύδατος. Φυσικοχημεία Chemical Physics 13, 2011. 4095-4102.
- Teo, Β Μ ..? Chen, F .; Hatton, Τ Α .; Grieser, F .; Ashokkumar, Μ .; (2009): Novel σύνθεση ενός δοχείου νανοσωματιδίων μαγνητίτη latex με ακτινοβολία υπερήχων.
- Zhang, Κ .; Πάρκο, B.J .; Fang, F.F .; Choi, H. J. (2009): Sonochemical Παρασκευή of Polymer Νανοσύνθετα. Μόρια 14, 2009. 2095-2110.