Sonokemijska sinteza lateksa

Ultrazvuk potiče i potiče kemijsku reakciju polimerizacije lateksa. Uz pomoć sonokemijskih sila, sinteza lateksa odvija se brže i učinkovitije. Čak i rukovanje kemijskom reakcijom postaje lakše.

Čestice lateksa naširoko se koriste kao aditivi za razne materijale. Uobičajena područja primjene uključuju upotrebu kao aditiva u bojama i premazima, ljepilima i cementu.
Za polimerizaciju lateksa, emulgiranje i dispergiranje osnovne reakcijske otopine je važan faktor koji značajno utječe na kvalitetu polimera. Ultrazvuk je dobro poznat kao učinkovita i pouzdana metoda za dispergiranje i emulgiranje. Visoki potencijal ultrazvuka je sposobnost stvaranja disperzije i emulzije ne samo u mikronskom nego iu nano rasponu veličine. Za sintezu lateksa, emulzija ili disperzija monomera, npr. polistirena, u vodi (o/w = ulje u vodi emulzija) osnova je reakcije. Ovisno o vrsti emulzije, može biti potrebna mala količina površinski aktivne tvari, ali često ultrazvučna energija osigurava tako finu distribuciju kapljica da je površinski aktivna tvar suvišna. Ako se u tekućine uvede ultrazvuk velikih amplituda, dolazi do pojave tzv. kavitacije. Tekućina puca i vakuumski mjehurići nastaju tijekom izmjeničnih ciklusa visokog i niskog tlaka. Kada ti mali mjehurići ne mogu apsorbirati više energije, implodiraju tijekom ciklusa visokog tlaka, tako da se lokalno postižu pritisci do 1000 bara i udarni valovi, kao i mlaz tekućine do 400 km/h. [Suslick, 1998.] Ove vrlo intenzivne sile, uzrokovane ultrazvučnom kavitacijom, djeluju na okolne kapljice i čestice. Slobodni radikali nastali pod ultrazvukom kavitacija inicirati lančanu reakciju polimerizacije monomera u vodi. Polimerni lanci rastu i formiraju primarne čestice približne veličine 10-20 nm. Primarne čestice bubre s monomerima, a inicijacija polimernih lanaca nastavlja se u vodenoj fazi, rastući polimerni radikali bivaju zarobljeni od strane postojećih čestica, a polimerizacija se nastavlja unutar čestica. Nakon formiranja primarnih čestica, sva daljnja polimerizacija povećava veličinu, ali ne i broj čestica. Rast se nastavlja dok se ne potroši sav monomer. Konačni promjer čestica obično je 50-500 nm.

Ako se polistirenski lateks sintetizira sonokemijskim putem, mogu se postići čestice lateksa male veličine od 50 nm i velike molekularne težine veće od 106 g/mol. Zbog učinkovite ultrazvučne emulgacije bit će potrebna samo mala količina površinski aktivne tvari. Kontinuirana ultrazvučna obrada koja se primjenjuje na otopinu monomera stvara dovoljno radikala oko kapljica monomera, što dovodi do vrlo malih čestica lateksa tijekom polimerizacije. Osim učinaka ultrazvučne polimerizacije, daljnje prednosti ove metode su niska temperatura reakcije, brži reakcijski slijed i kvaliteta čestica lateksa zbog velike molekularne težine čestica. Prednosti ultrazvučne polimerizacije vrijede i za ultrazvučno potpomognutu kopolimerizaciju. [Zhang et al. 2009]
Potencijalni učinak lateksa postiže se sintezom ZnO inkapsuliranog nanolateksa: ZnO inkapsulirani nanolateks pokazuje visoku antikorozivnu učinkovitost. U studiji Sonawane i sur. (2010), ZnO/poli(butil metakrilat) i ZnO−PBMA/polianilin nanolateks kompozitne čestice od 50 nm sintetizirane su sonokemijskom polimerizacijom emulzije.
Hielscher Ultrasonics ultrazvučni uređaji velike snage su pouzdani i učinkoviti alati za sonokemijski reakcija. Širok raspon ultrazvučnih procesora s različitim kapacitetima snage i postavkama osigurava optimalnu konfiguraciju za određeni proces i volumen. Sve aplikacije mogu se ocijeniti u laboratoriju i naknadno linearno povećati na veličinu proizvodnje. Ultrazvučni strojevi za kontinuiranu obradu u protočnom načinu rada mogu se jednostavno naknadno ugraditi u postojeće proizvodne linije.

Literatura/Reference

• Ooi, SK; Biggs, S. (2000.): Ultrazvučno pokretanje sinteze polistirenskog lateksa. Ultrasonics Sonochemistry 7, 2000. 125-133.
• Sonawane, SH; Teo, BM; Brotchie, A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M. (2010.): Sonokemijska sinteza ZnO inkapsuliranog funkcionalnog nanolateksa i njegova antikorozivna izvedba. Industrijski & Inženjerska kemijska istraživanja 19, 2010. 2200-2205.
• Suslick, KS (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4. izd. J. Wiley & Sinovi: New York, sv. 26, 1998. 517-541.
• Teo, BM.; Ashokkumar, M.; Grieser, F. (2011.): Sonokemijska polimerizacija miniemulzija u mješavinama organske tekućine/vode. Fizikalna kemija Chemical Physics 13, 2011. 4095-4102.
• Teo, BM.; Chen, F.; Hatton, TA; Grieser, F.; Ashokkumar, M.; (2009): Nova sinteza nanočestica magnetitnog lateksa u jednoj posudi ultrazvučnim zračenjem.
• Zhang, K.; Park, BJ; Fang, FF; Choi, HJ (2009): Sonokemijska priprema polimernih nanokompozita. Molecules 14, 2009. 2095-2110.