Síntesis sonoquímica de látex

Los ultrasonidos inducen y promueven la reacción química para la polimerización del látex. Por fuerzas sonoquímicas, la síntesis de látex se produce de forma más rápida y eficiente. Incluso el manejo de la reacción química se vuelve más fácil.

Las partículas de látex se utilizan ampliamente como aditivo para diversos materiales. Los campos de aplicación comunes incluyen el uso como aditivos en pinturas y revestimientos, pegamentos y cemento.
Para la polimerización del látex, la emulsificación y dispersión de la solución de reacción básica es un factor importante que influye significativamente en la calidad del polímero. Los ultrasonidos son bien conocidos como un método eficiente y fiable para dispersar y emulsionar. El alto potencial de los ultrasonidos es la capacidad de crear dispersiones y Emulsiones No solo en el rango de micras, sino también en el rango de tamaño nanométrico. Para la síntesis de látex, una emulsión o dispersión de monómeros, por ejemplo, poliestireno, en agua (o/w = aceite en agua emulsión) es la base de la reacción. Dependiendo del tipo de emulsión, puede ser necesaria una pequeña cantidad de tensioactivo, pero a menudo la energía ultrasónica proporciona una distribución de gotas tan fina que el tensioactivo es superfluo. Si se introducen ultrasonidos con altas amplitudes en líquidos, se produce el fenómeno de la llamada cavitación. Las ráfagas de líquido y las burbujas de vacío se generan durante los ciclos alternos de alta y baja presión. Cuando estas pequeñas burbujas no pueden absorber más energía, implosionan durante un ciclo de alta presión, de modo que se alcanzan localmente presiones de hasta 1000 bar y ondas de choque, así como chorros de líquido de hasta 400 km/h. [Suslick, 1998] Estas fuerzas altamente intensas, causadas por la cavitación ultrasónica, tienen efecto en las gotas y partículas circundantes. Los radicales libres formados bajo el ultrasonido cavitación Iniciar la polimerización por reacción en cadena de los monómeros en el agua. Las cadenas poliméricas crecen y forman partículas primarias con un tamaño aproximado de 10-20 nm. Las partículas primarias se hinchan con monómeros y el inicio de las cadenas poliméricas continúa en la fase acuosa, los radicales poliméricos en crecimiento son atrapados por las partículas existentes y la polimerización continúa dentro de las partículas. Una vez que se han formado las partículas primarias, toda polimerización adicional aumenta el tamaño, pero no el número de partículas. El crecimiento continúa hasta que se consume todo el monómero. Los diámetros finales de las partículas suelen ser de 50-500 nm.

Si el látex de poliestireno se sintetiza por vía sonoquímica, se pueden lograr partículas de látex con un tamaño pequeño de 50 nm y un alto peso molecular de más de 106 g/mol. Debido a la eficiente emulsificación ultrasónica, sólo se necesitará una pequeña cantidad de tensioactivo. La ultrasonicación continua aplicada a la solución de monómero crea suficientes radicales alrededor de las gotas de monómero, lo que da lugar a partículas de látex muy pequeñas durante la polimerización. Además de los efectos de la polimerización ultrasónica, otras ventajas de este método son la baja temperatura de reacción, la secuencia de reacción más rápida y la calidad de las partículas de látex debido al alto peso molecular de las partículas. Las ventajas de la polimerización por ultrasonidos se aplican también a la copolimerización asistida por ultrasonidos. [Zhang et al. 2009]
Un efecto potencial del látex se logra mediante la síntesis de nanolátex encapsulado de ZnO: El nanolátex encapsulado de ZnO muestra un alto rendimiento anticorrosivo. En el estudio de Sonawane et al. (2010), se han sintetizado partículas compuestas de ZnO/poli(metacrilato de butilo) y ZnO-PBMA/nanolátex de polianilina de 50 nm mediante polimerización en emulsión sonoquímica.
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Literatura/Referencias

• Ooi, S. K.; Biggs, S. (2000): Iniciación ultrasónica de la síntesis de látex de poliestireno. Ultrasonidos Sonoquímica 7, 2000. 125-133.
• Sonawane, S. H.; Teo, B. M.; Brotchie, A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M. (2010): Síntesis sonoquímica de nanolátex funcional encapsulado de ZnO y su rendimiento anticorrosivo. Industrial & Investigación en Ingeniería Química 19, 2010. 2200-2205.
• Suslick, K. S. (1998): Enciclopedia Kirk-Othmer de Tecnología Química; 4ª Ed. J. Wiley & Hijos: Nueva York, Vol. 26, 1998. 517-541.
• Teo, B. M..; Ashokkumar, M.; Grieser, F. (2011): Polimerización sonoquímica de miniemulsiones en mezclas orgánicas líquidos/agua. Química Química Física Química 13, 2011. 4095-4102.
• Teo, B. M..; Chen, F.; Hatton, T. A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M.; (2009): Nueva síntesis de nanopartículas de látex de magnetita mediante irradiación ultrasónica.
• Zhang, K.; Parque, B.J.; Colmillo, F.F.; Choi, H. J. (2009): Preparación sonoquímica de nanocompuestos poliméricos. Moléculas 14, 2009. 2095-2110.