Synthèse sonochimique du latex

Les ultrasons induisent et favorisent la réaction chimique pour la polymérisation du latex. Grâce aux forces sonochimiques, la synthèse du latex est plus rapide et plus efficace. Même la manipulation de la réaction chimique devient plus facile.

Les particules de latex sont largement utilisées comme additifs pour divers matériaux. Les domaines d'application courants comprennent l'utilisation d'additifs dans les peintures et les revêtements, les colles et le ciment.
Pour la polymérisation du latex, l'émulsification et la dispersion de la solution réactionnelle de base est un facteur important qui influence considérablement la qualité du polymère. Les ultrasons sont bien connus pour être une méthode efficace et fiable de dispersion et d'émulsification. Le potentiel élevé des ultrasons réside dans leur capacité à créer des effets d'émulsion et de dispersion. dispersions et émulsions non seulement dans la gamme des microns, mais aussi dans celle des nanoparticules. Pour la synthèse du latex, une émulsion ou une dispersion de monomères, par exemple le polystyrène, dans l'eau (o/w = huile dans l'eau) est nécessaire. émulsion) est à la base de la réaction. Selon le type d'émulsion, une petite quantité d'agent de surface peut être nécessaire, mais souvent l'énergie ultrasonique permet une distribution si fine des gouttelettes que l'agent de surface est superflu. Lorsque des ultrasons de forte amplitude sont introduits dans des liquides, il se produit un phénomène de cavitation. Le liquide éclate et des bulles de vide sont générées pendant les cycles alternés de haute et de basse pression. Lorsque ces petites bulles ne peuvent plus absorber d'énergie, elles implosent au cours d'un cycle de haute pression, de sorte que des pressions allant jusqu'à 1000 bars et des ondes de choc ainsi que des jets de liquide pouvant atteindre 400 km/h sont atteints localement [Suslick, 1998]. [Ces forces très intenses, causées par la cavitation ultrasonique, ont un effet sur les gouttelettes et les particules qui les entourent. Les radicaux libres formés sous l'effet des ultrasons cavitation initient la réaction en chaîne de polymérisation des monomères dans l'eau. Les chaînes de polymères se développent et forment des particules primaires d'une taille approximative de 10 à 20 nm. Les particules primaires se gonflent de monomères et l'initiation des chaînes de polymères se poursuit dans la phase aqueuse, les radicaux polymères en croissance sont piégés par les particules existantes et la polymérisation se poursuit à l'intérieur des particules. Une fois les particules primaires formées, toute nouvelle polymérisation augmente la taille des particules, mais pas leur nombre. La croissance se poursuit jusqu'à ce que tout le monomère soit consommé. Le diamètre final des particules est généralement compris entre 50 et 500 nm.

Si le latex de polystyrène est synthétisé par voie sonochimique, on peut obtenir des particules de latex d'une petite taille de 50 nm et d'un poids moléculaire élevé de plus de 106 g/mol. Grâce à l'émulsification ultrasonique efficace, seule une petite quantité d'agent tensioactif sera nécessaire. L'ultrasonication continue appliquée à la solution de monomère crée suffisamment de radicaux autour des gouttelettes de monomère, ce qui conduit à la formation de très petites particules de latex pendant la polymérisation. Outre les effets de la polymérisation par ultrasons, les autres avantages de cette méthode sont la faible température de réaction, la séquence de réaction plus rapide et la qualité des particules de latex en raison de leur poids moléculaire élevé. Les avantages de la polymérisation par ultrasons s'appliquent également à la copolymérisation assistée par ultrasons. [Zhang et al. 2009]
Un effet potentiel du latex est obtenu par la synthèse d'un nanolatex encapsulé de ZnO : Le nanolatex encapsulé de ZnO présente des performances anticorrosives élevées. Dans l'étude de Sonawane et al. (2010), des particules composites ZnO/poly(butyl méthacrylate) et ZnO-PBMA/polyaniline de 50 nm ont été synthétisées par polymérisation en émulsion sonochimique.
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Littérature/références

• Ooi, S. K. ; Biggs, S. (2000) : Ultrasonic initiation of polystyrene latex synthesis. Ultrasonics Sonochemistry 7, 2000. 125-133.
• Sonawane, S. H. ; Teo, B. M. ; Brotchie, A. ; Grieser, F. ; Ashokkumar, M. (2010) : Sonochemical Synthesis of ZnO Encapsulated Functional Nanolatex and its Anticorrosive Performance (Synthèse sonochimique de nanoatex fonctionnel encapsulé en ZnO et ses performances anticorrosives). Industrial & Engineering Chemistry Research 19, 2010. 2200-2205.
• Suslick, K. S. (1998) : Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology ; 4th Ed. J. Wiley & Fils : New York, Vol. 26, 1998. 517-541.
• Teo, B. M. ; Ashokkumar, M. ; Grieser, F. (2011) : Sonochemical polymerization of miniemulsions in organic liquids/water mixtures (polymérisation sonochimique de mini-mulsions dans des mélanges de liquides organiques et d'eau). Physical Chemistry Chemical Physics 13, 2011. 4095-4102.
• Teo, B. M. ; Chen, F. ; Hatton, T. A. ; Grieser, F. ; Ashokkumar, M. ; (2009) : Novel one-pot synthesis of magnetite latex nanoparticles by ultrasonic irradiation (Nouvelle synthèse en une seule étape de nanoparticules de latex de magnétite par irradiation ultrasonique).
• Zhang, K. ; Park, B.J. ; Fang, F.F. ; Choi, H. J. (2009) : Sonochemical Preparation of Polymer Nanocomposites (Préparation sonochimique de nanocomposites polymères). Molecules 14, 2009. 2095-2110.