A latex szonokémiai szintézise

Az ultrahang indukálja és elősegíti a kémiai reakciót a latex polimerizációjához. A szonokémiai erők révén a latex szintézis gyorsabb és hatékonyabb. Még a kémiai reakció kezelése is könnyebbé válik.

A latex részecskéket széles körben használják különböző anyagok adalékanyagaként. A gyakori alkalmazási területek közé tartozik a festékek és bevonatok, ragasztók és cementek adalékanyagként történő felhasználása.
A latex polimerizációjához a bázikus reakcióoldat emulgeálása és diszperziója fontos tényező, amely jelentősen befolyásolja a polimer minőségét. Az ultrahang jól ismert, mint hatékony és megbízható módszer a diszpergálásra és az emulgeálásra. Az ultrahang nagy potenciálja a létrehozás képessége diszperziók és Emulziók Nem csak mikronos, hanem nanoméretű mérettartományban is. A latex szintéziséhez monomerek, pl. polisztirol emulziója vagy diszperziója vízben (o/w = olaj a vízben emulzió) a reakció alapja. Az emulzió típusától függően kis mennyiségű felületaktív anyagra lehet szükség, de gyakran az ultrahangos energia olyan finom cseppeloszlást biztosít, hogy a felületaktív anyag felesleges. Ha nagy amplitúdójú ultrahangot vezetnek be folyadékokba, az úgynevezett kavitáció jelensége következik be. A folyadékrobbanások és vákuumbuborékok a váltakozó nagynyomású és alacsony nyomású ciklusok során keletkeznek. Amikor ezek a kis buborékok nem tudnak több energiát elnyelni, egy nagynyomású ciklus során összeomlanak, így akár 1000 bar nyomást, lökéshullámokat, valamint akár 400 km/h folyadéksugarakat is elérhetnek helyben. [Suslick, 1998] Ezek a rendkívül intenzív erők, amelyeket az ultrahangos kavitáció okoz, hatással vannak a zárt cseppekre és részecskékre. Az ultrahang alatt képződött szabad gyökök Kavitáció Indítsa el a monomerek láncreakciós polimerizációját a vízben. A polimer láncok nőnek és primer részecskéket képeznek, amelyek körülbelül 10-20 nm méretűek. Az elsődleges részecskék monomerekkel duzzadnak, és a polimerláncok kialakulása a vizes fázisban folytatódik, a növekvő polimer gyököket a meglévő részecskék csapdába ejtik, és a polimerizáció folytatódik a részecskék belsejében. Miután az elsődleges részecskék kialakultak, minden további polimerizáció növeli a részecskék méretét, de nem a részecskék számát. A növekedés addig folytatódik, amíg az összes monomer el nem fogy. A végső részecskeátmérő jellemzően 50-500 nm.

Ha a polisztirol latexet szonokémiai úton szintetizáljuk, akkor 50 nm-es kis méretű és 106 g / mol-nál nagyobb molekulatömegű latex részecskék érhetők el. A hatékony ultrahangos emulgeálás miatt csak kis mennyiségű felületaktív anyagra lesz szükség. A monomer oldatra alkalmazott folyamatos ultrahangos kezelés elegendő gyököt hoz létre a monomer cseppek körül, ami a polimerizáció során a nagyon kis latex részecskékhez vezet. Az ultrahangos polimerizációs hatások mellett a módszer további előnyei az alacsony reakcióhőmérséklet, a gyorsabb reakciószekvencia és a latex részecskék minősége a részecskék nagy molekulatömege miatt. Az ultrahangos polimerizáció előnyei az ultrahanggal segített kopolimerizációra is vonatkoznak. [Zhang et al. 2009]
A latex potenciális hatását a ZnO kapszulázott nanolatex szintézisével érik el: A ZnO kapszulázott nanolatex magas korróziógátló teljesítményt mutat. Sonawane et al. (2010) tanulmányában ZnO / poli(butil-metakrilát) és ZnO-PBMA/polianilin nanolatex 50 nm-es kompozit részecskéket szintetizáltunk szonokémiai emulziós polimerizációval.
Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos készülékek megbízható és hatékony eszközök Sonokémiai reakció. A különböző teljesítménykapacitással és beállításokkal rendelkező ultrahangos processzorok széles választéka gondoskodik arról, hogy az optimális konfigurációt biztosítsa az adott folyamathoz és kötethez. Minden alkalmazás kiértékelhető a laborban, majd lineárisan skálázható fel az éles méretre. Az átfolyásos üzemmódban történő folyamatos feldolgozásra szolgáló ultrahangos gépek könnyen felszerelhetők a meglévő gyártósorokra.

Irodalom/Hivatkozások

• Ooi, S. K.; Biggs, S. (2000): Polisztirol latex szintézis ultrahangos kezdeményezése. Ultrahangos Sonochemistry 7, 2000. 125-133.
• Sonawane, S. H.; Teo, B. M.; Brotchie, A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M. (2010): A ZnO kapszulázott funkcionális nanolatex szonokémiai szintézise és korróziógátló teljesítménye. Ipari & Mérnöki Kémiai Kutatás 19, 2010. 2200-2205.
• Suslick, K. S. (1998): Kirk-Othmer kémiai technológiai enciklopédia; 4. kiadás J. Wiley & Fiai: New York, Vol. 26, 1998. 517-541.
• Teo, B. M..; Ashokkumar, M.; Grieser, F. (2011): Miniemulziók szonokémiai polimerizációja szerves folyadékok / víz keverékekben. Fizikai kémia Kémiai fizika 13, 2011. 4095-4102.
• Teo, B. M..; Chen, F.; Hatton, T. A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M.; (2009): Magnetit latex nanorészecskék új, egyedényes szintézise ultrahangos besugárzással.
• Zhang, K.; Park, B.J.; Fang, F.F.; Choi, H. J. (2009): Polimer nanokompozitok szonokémiai előállítása. Molekulák 14, 2009. 2095-2110.