Լատեքսի սոնոքիմիական սինթեզ

Ուլտրաձայնը հրահրում և նպաստում է լատեքսի պոլիմերացման քիմիական ռեակցիային: Սոնոքիմիական ուժերով լատեքսի սինթեզը տեղի է ունենում ավելի արագ և արդյունավետ: Նույնիսկ քիմիական ռեակցիայի կառավարումն ավելի հեշտ է դառնում:

Լատեքսի մասնիկները լայնորեն օգտագործվում են որպես հավելումներ տարբեր նյութերի համար։ Ընդհանուր կիրառման ոլորտները ներառում են որպես հավելումներ ներկերի և ծածկույթների, սոսինձների և ցեմենտի օգտագործումը:
Լատեքսի պոլիմերացման համար հիմնական ռեակցիայի լուծույթի էմուլսացումը և ցրումը կարևոր գործոն է, որը զգալիորեն ազդում է պոլիմերի որակի վրա: Ուլտրաձայնը հայտնի է որպես ցրման և էմուլգացիայի արդյունավետ և հուսալի մեթոդ: Ուլտրաձայնի բարձր ներուժը ստեղծագործելու կարողությունն է դիսպերսիաներ և էմուլսիաներ ոչ միայն միկրոն-, այլև նանո-չափերի տիրույթում: Լատեքսի, էմուլսիայի կամ մոնոմերների, օրինակ՝ պոլիստիրոլի, սինթեզի համար (o/w = յուղ ջրի մեջ էմուլսիա) ռեակցիայի հիմքն է։ Կախված էմուլսիայի տեսակից, կարող է պահանջվել փոքր քանակությամբ մակերևութային ակտիվ նյութ, բայց հաճախ ուլտրաձայնային էներգիան ապահովում է այնպիսի նուրբ կաթիլային բաշխում, որպեսզի մակերևութային ակտիվ նյութը ավելորդ լինի: Եթե հեղուկների մեջ ներմուծվում է բարձր ամպլիտուդով ուլտրաձայնային, ապա առաջանում է այսպես կոչված կավիտացիայի երեւույթը։ Հեղուկի պայթումները և վակուումային փուչիկները առաջանում են բարձր ճնշման և ցածր ճնշման փոփոխվող ցիկլերի ընթացքում: Երբ այս փոքրիկ փուչիկները չեն կարողանում ավելի շատ էներգիա կլանել, դրանք պայթում են բարձր ճնշման ցիկլի ժամանակ, այնպես որ տեղական ճնշումը հասնում է մինչև 1000 բարի և հարվածային ալիքների, ինչպես նաև մինչև 400 կմ/ժ արագության հեղուկ շիթերի: [Suslick, 1998] Այս խիստ ինտենսիվ ուժերը, որոնք առաջանում են ուլտրաձայնային կավիտացիայի հետևանքով, ուժի մեջ են մտնում պարսպող կաթիլների և մասնիկների վրա: Ազատ ռադիկալները ձևավորվել են ուլտրաձայնի տակ կավիտացիա սկսել ջրի մեջ մոնոմերների շղթայական ռեակցիայի պոլիմերացումը: Պոլիմերային շղթաները աճում են և ձևավորում առաջնային մասնիկներ՝ մոտավոր 10-20 նմ չափերով։ Առաջնային մասնիկները ուռչում են մոնոմերներով, և պոլիմերային շղթաների սկիզբը շարունակվում է ջրային փուլում, աճող պոլիմերային ռադիկալները թակարդում են առկա մասնիկները, և պոլիմերացումը շարունակվում է մասնիկների ներսում: Առաջնային մասնիկների ձևավորումից հետո բոլոր հետագա պոլիմերացումը մեծացնում է չափը, բայց ոչ մասնիկների քանակը: Աճը շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև ամբողջ մոնոմերը սպառվի: Մասնիկների վերջնական տրամագիծը սովորաբար 50-500 նմ է:

Եթե պոլիստիրոլի լատեքսը սինթեզվում է սոնոքիմիական ճանապարհով, ապա կարելի է ձեռք բերել լատեքսային մասնիկներ՝ 50 նմ փոքր չափերով և 106 գ/մոլից ավելի բարձր մոլեկուլային քաշով: Արդյունավետ ուլտրաձայնային էմուլսացման շնորհիվ կպահանջվի միայն փոքր քանակությամբ մակերեսային ակտիվ նյութ: Մոնոմերային լուծույթի վրա կիրառվող շարունակական ուլտրաձայնային ազդեցությունը ստեղծում է բավարար ռադիկալներ մոնոմերի կաթիլների շուրջ, ինչը հանգեցնում է շատ փոքր լատեքսային մասնիկների պոլիմերացման ընթացքում: Բացի ուլտրաձայնային պոլիմերացման ազդեցությունից, այս մեթոդի հետագա առավելություններն են ռեակցիայի ցածր ջերմաստիճանը, ռեակցիայի ավելի արագ հաջորդականությունը և լատեքսի մասնիկների որակը մասնիկների բարձր մոլեկուլային քաշի պատճառով: Ուլտրաձայնային պոլիմերացման առավելությունները վերաբերում են նաև ուլտրաձայնային օգնությամբ համապոլիմերացմանը: [Zhang et al. 2009]
Լատեքսի պոտենցիալ ազդեցությունը ձեռք է բերվում ZnO պարուրված նանոլատեքսի սինթեզով. ZnO պարուրված նանոլատեքսը ցույց է տալիս բարձր հակակոռուպցիոն ազդեցություն: Sonawane et al. (2010), ZnO/պոլի(բութիլմետակրիլատ) և ZnO−PBMA/պոլիանիլին նանոլատեքս 50 նմ կոմպոզիտային մասնիկները սինթեզվել են սոնոքիմիական էմուլսիա պոլիմերացման միջոցով։
Hielscher Ultrasonics բարձր հզորության ուլտրաձայնային սարքեր հուսալի և արդյունավետ գործիքներ են sonochemical ռեակցիա. Ուլտրաձայնային պրոցեսորների լայն տեսականի տարբեր հզորություններով և կարգավորումներով ապահովում է օպտիմալ կոնֆիգուրացիան կոնկրետ գործընթացի և ծավալի համար: Բոլոր հայտերը կարող են գնահատվել լաբորատորիայում և հետագայում մասշտաբավորվել մինչև արտադրության չափը՝ գծային: Ուլտրաձայնային մեքենաները հոսքի ռեժիմում շարունակական մշակման համար կարող են հեշտությամբ վերազինվել առկա արտադրական գծերում:

Գրականություն/Հղումներ

• Ooi, SK; Biggs, S. (2000): Պոլիստիրոլի լատեքսի սինթեզի ուլտրաձայնային մեկնարկը: Ultrasonics Sonochemistry 7, 2000. 125-133.
• Sonawane, SH; Թեո, Բ.Մ. Բրոտչի, Ա. Գրիզեր, Ֆ. Ashokkumar, M. (2010): Sonochemical Synthesis of ZnO Encapsulated Functional Nanolatex and its Anticorrosive Performance. Արդյունաբերական & Engineering Chemistry Research 19, 2010. 2200-2205.
• Suslick, KS (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4-րդ Էդ. Ջ. Ուայլի & Որդիներ՝ Նյու Յորք, հատ. 26, 1998. 517-541.
• Թեո, Բ.Մ.; Աշոկկումար, Մ. Grieser, F. (2011): Մինիէմուլսիաների սոնոքիմիական պոլիմերացում օրգանական հեղուկների/ջրի խառնուրդներում: Physical Chemistry Chemical Physics 13, 2011. 4095-4102.
• Թեո, Բ.Մ.; Չեն, Ֆ. Hatton, TA; Գրիզեր, Ֆ. Աշոկկումար, Մ. (2009): Մագնիտիտ լատեքսային նանոմասնիկների նոր մեկ կաթսայի սինթեզ ուլտրաձայնային ճառագայթման միջոցով:
• Ժանգ, Կ. Park, BJ; Ժանիք, FF; Choi, HJ (2009): Sonochemical Preparation of Polymer Nanocomposites. Molecules 14, 2009. 2095-2110.