Lateksi sonokeemiline süntees

Ultraheli indutseerib ja soodustab keemilist reaktsiooni lateksi polümerisatsiooniks. Sonokeemiliste jõudude abil toimub lateksi süntees kiiremini ja tõhusamalt. Isegi keemilise reaktsiooni käitlemine muutub lihtsamaks.

Lateksosakesi kasutatakse laialdaselt erinevate materjalide lisandina. Levinumad kasutusvaldkonnad hõlmavad kasutamist lisanditena värvides ja pinnakatetes, liimides ja tsemendis.
Lateksi polümerisatsiooniks on põhilise reaktsioonilahuse emulgeerimine ja dispersioon oluline tegur, mis mõjutab oluliselt polümeeri kvaliteeti. Ultraheli on tuntud kui tõhus ja usaldusväärne meetod hajutamiseks ja emulgeerimiseks. Ultraheli suur potentsiaal on võime luua Dispersioonid ja Emulsioonid mitte ainult mikronites, vaid ka nanosuuruste vahemikus. Lateksi sünteesiks monomeeride, nt polüstüreeni emulsioon või dispersioon vees (o/w = õli vees Emulsioon) on reaktsiooni aluseks. Sõltuvalt emulsiooni tüübist võib vaja minna väikest kogust pindaktiivset ainet, kuid sageli annab ultraheli energia sellise peene tilkade jaotuse, nii et pindaktiivne aine on üleliigne. Kui vedelikesse viiakse kõrge amplituudiga ultraheli, tekib nn kavitatsiooni nähtus. Vedeliku lõhkemised ja vaakummullid tekivad vahelduvate kõrgsurve- ja madalrõhutsüklite ajal. Kui need väikesed mullid ei suuda rohkem energiat absorbeerida, implodeeruvad nad kõrgsurvetsükli ajal, nii et rõhk kuni 1000 baari ja lööklained ning kuni 400 km / h vedelikujoad saavutatakse lokaalselt. [Suslick, 1998] Need väga intensiivsed jõud, mis on põhjustatud ultraheli kavitatsioonist, mõjutavad ümbritsevaid tilkasid ja osakesi. Ultraheli all moodustunud vabad radikaalid Kavitatsioon algatada monomeeride ahelreaktsiooni polümerisatsioon vees. Polümeerahelad kasvavad ja moodustavad primaarseid osakesi, mille ligikaudne suurus on 10-20 nm. Primaarsed osakesed paisuvad monomeeridega ja polümeerahelate initsiatsioon jätkub vesifaasis, kasvavad polümeerradikaalid jäävad olemasolevate osakeste lõksu ja polümerisatsioon jätkub osakeste sees. Pärast primaarsete osakeste moodustumist suurendab kogu edasine polümerisatsioon osakeste suurust, kuid mitte arvu. Kasv jätkub seni, kuni kogu monomeer on ära tarbitud. Lõplikud osakeste läbimõõdud on tavaliselt 50-500 nm.

Kui polüstüreenlateks sünteesitakse sonokeemilisel teel, on võimalik saavutada lateksosakesed, mille suurus on väike 50 nm ja suur molekulmass üle 106 g/mol. Tõhusa ultraheli emulgeerimise tõttu on vaja ainult väikest kogust pindaktiivset ainet. Monomeeri lahusele rakendatav pidev ultraheliuuring loob monomeeri tilkade ümber piisavalt radikaale, mis viib polümerisatsiooni ajal väga väikeste lateksosakesteni. Lisaks ultraheli polümerisatsiooniefektidele on selle meetodi täiendavad eelised madal reaktsioonitemperatuur, kiirem reaktsioonijärjestus ja lateksosakeste kvaliteet osakeste suure molekulmassi tõttu. Ultraheli polümerisatsiooni eelised kehtivad ka ultraheli abil kopolümerisatsiooni puhul. [Zhang et al. 2009]
Lateksi potentsiaalne toime saavutatakse ZnO kapseldatud nanolateksi sünteesiga: ZnO kapseldatud nanolateksil on kõrge korrosioonivastane toime. Sonawane jt (2010) uuringus on sonokeemilise emulsiooni polümerisatsiooni teel sünteesitud ZnO/polü(butüülmetakrülaat) ja ZnO−PBMA/polüaniliinnanolateksi komposiitosakesed 50 nm.
Hielscher Ultrasonics Suure võimsusega ultraheliseadmed on usaldusväärsed ja tõhusad vahendid sonokeemiline reaktsioon. Lai valik erinevaid võimsusi ja seadistusi omavaid ultraheli protsessoreid tagab konkreetse protsessi ja helitugevuse optimaalse konfiguratsiooni. Kõiki taotlusi saab laboris hinnata ja seejärel lineaarselt tootmise suuruseni suurendada. Ultraheli masinaid pidevaks töötlemiseks läbivoolurežiimis saab hõlpsasti paigaldada olemasolevatesse tootmisliinidesse.

Kirjandus / viited

• Ooi, S. K.; Biggs, S. (2000): Polüstüreeni lateksi sünteesi ultraheli initsiatsioon. Ultraheli Sonochemistry 7, 2000. 125-133.
• Sonawane, S. H.; Teo, B. M.; Brotchie, A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M. (2010): ZnO kapseldatud funktsionaalse nanolateksi sonokeemiline süntees ja selle korrosioonivastane toime. Tööstus & Insenerkeemia uuringud 19, 2010. 2200-2205.
• Suslick, K. S. (1998): Kirk-Othmeri keemiatehnoloogia entsüklopeedia; 4. väljaanne J. Wiley & Pojad: New York, kd 26, 1998. 517-541.
• Teo, B. M..; Ashokkumar, M.; Grieser, F. (2011): Miniemulsioonide sonokeemiline polümerisatsioon orgaanilistes vedelike ja vee segudes. Füüsikaline keemia Keemiline füüsika 13, 2011. 4095-4102.
• Teo, B. M..; Chen, F.; Hatton, T. A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M.; (2009): Magnetiidi lateksi nanoosakeste uudne ühe poti süntees ultraheli kiiritamise teel.
• Zhang, K.; Park, B.J.; Fang, F.F.; Choi, H. J. (2009): Polümeersete nanokomposiitide sonokeemiline valmistamine. Molekulid 14, 2009. 2095-2110.