Tecnologia ad ultrasuoni Hielscher

Sintesi Sono-chimica del lattice

L'ecografia induce e promuove la reazione chimica per la polimerizzazione del lattice. Grazie alle forze chimiche del suono, la sintesi del lattice avviene in modo più rapido ed efficiente. Anche la gestione della reazione chimica diventa più facile.
Le particelle di lattice sono ampiamente usate come additivo per vari materiali. Campi di applicazione comuni includono l'uso come additivi in vernici e rivestimenti, colle e cemento.
Per la polimerizzazione del lattice, l'emulsione e la dispersione della soluzione di reazione di base è un fattore importante che influenza significativamente la qualità del polimero. Gli ultrasuoni sono ben noti come metodo efficiente e affidabile per la dispersione e l'emulsione. L'alto potenziale degli ultrasuoni è la capacità di creare dispersioni e Emulsioni non solo nel campo dei micron, ma anche in quello delle nano-size. Per la sintesi di lattice, emulsione o dispersione di monomeri, ad esempio polistirolo, in acqua (o/n = olio in acqua) Emulsione) è la base della reazione. A seconda del tipo di emulsione, può essere necessaria una piccola quantità di tensioattivo, ma spesso l'energia ultrasonica fornisce una distribuzione di gocce così fine che il tensioattivo è superfluo. Se gli ultrasuoni con ampiezze elevate vengono introdotti nei liquidi, si verifica il fenomeno della cosiddetta cavitazione. Gli scoppi di liquido e le bolle di vuoto si generano durante i cicli alternati di alta e bassa pressione. Quando queste piccole bolle non sono in grado di assorbire più energia, implodono durante un ciclo ad alta pressione, cosicché le pressioni fino a 1000 bar, le onde d'urto e i getti di liquidi fino a 400 km/h vengono raggiunti localmente. Queste forze molto intense, causate dalla cavitazione ultrasonica, agiscono sulle gocce e sulle particelle che le racchiudono. I radicali liberi formatisi sotto l'ultrasuoni cavitazione avviare la polimerizzazione a catena dei monomeri nell'acqua. Le catene polimeriche crescono e formano particelle primarie con una dimensione approssimativa di 10-20 nm. Le particelle primarie si gonfiano con i monomeri, e l'inizio delle catene polimeriche continua nella fase acquosa, i radicali polimerici in crescita sono intrappolati dalle particelle esistenti, e la polimerizzazione continua all'interno delle particelle. Dopo la formazione delle particelle primarie, l'ulteriore polimerizzazione aumenta la dimensione ma non il numero di particelle. La crescita continua fino a consumare tutto il monomero. I diametri finali delle particelle sono tipicamente di 50-500 nm.
Sono-sintesi può essere effettuata a lotti o come processo continuo.

I reattori a celle a flusso ultrasonico consentono un trattamento continuo.

Se il lattice di polistirolo viene sintetizzato per via monochimica, si possono ottenere particelle di lattice di piccole dimensioni (50 nm) e di alto peso molecolare superiore a 106 g/mol. Grazie all'efficiente emulsificazione ad ultrasuoni, sarà necessaria solo una piccola quantità di tensioattivo. L'ultrasonicazione continua applicata alla soluzione di monomero crea radicali sufficienti intorno alle goccioline di monomero, il che porta alle piccolissime particelle di lattice durante la polimerizzazione. Oltre agli effetti della polimerizzazione ad ultrasuoni, ulteriori vantaggi di questo metodo sono la bassa temperatura di reazione, la sequenza di reazione più veloce e la qualità delle particelle di lattice dovuta all'elevato peso molecolare delle particelle. I vantaggi della polimerizzazione ad ultrasuoni valgono anche per la copolimerizzazione ad ultrasuoni. [Zhang et al. 2009]
Un potenziale effetto del lattice si ottiene con la sintesi del nanolatex incapsulato ZnO: Il nanolatex incapsulato ZnO mostra elevate prestazioni anticorrosive. Nello studio di Sonawane et al. (2010), particelle composte di ZnO/poli(butilmetacrilato) e ZnO-PBMA/polyaniline nanolatex a 50 nm sono state sintetizzate mediante polimerizzazione in emulsione sono-chimica.
Ultrasuoni Hielscher dispositivi a ultrasuoni ad alta potenza sono strumenti affidabili ed efficienti per sonochimica reazione. Un'ampia gamma di processori ad ultrasuoni con diverse capacità di potenza e configurazioni assicura la configurazione ottimale per il processo e il volume specifico. Tutte le applicazioni possono essere valutate in laboratorio e successivamente scalate linearmente fino alle dimensioni di produzione. Le macchine ad ultrasuoni per la lavorazione continua in modalità a flusso continuo possono essere facilmente inserite in linee di produzione esistenti.
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Letteratura/riferimenti

  • Ooi, S. K.; Biggs, S. (2000): Inizio ad ultrasuoni della sintesi del lattice di polistirolo. Ultrasonics Sonochemistry 7, 2000. 125-133.
  • Sonawane, S. H.; Teo, B. M.; Brotchie, A.; Grieser, F.; Ashokkkumar, M. (2010): Sintesi Sono-chimica del Nanolatex funzionale incapsulato ZnO e delle sue prestazioni anticorrosive. Industriale & Ingegneria Chimica Ricerca Chimica 19, 2010. 2200-2205.
  • Suslick, K. S. (1998): Kirk-Othmer Enciclopedia della tecnologia chimica; 4° Ed. J. Wiley & Figli: New York, Vol. 26, 1998. 517-541.
  • Teo, B. M. M..; Ashokkkumar, M.; Grieser, F. (2011): Polimerizzazione geochimica di miniemulsioni in miscele organiche liquidi/acqua. Fisica Fisica Fisica Chimica Chimica Fisica 13, 2011. 4095-4102.
  • Teo, B. M. M..; Chen, F.; Hatton, T. A.; Grieser, F.; Ashokkkumar, M.; (2009): Nuova sintesi in un solo vaso di nanoparticelle di lattice magnetite con irradiazione ultrasonica.
  • Zhang, K.; Park, B.J.; Fang, F.F.; Choi, H.J. J. (2009): Preparazione chimico-sonochimica dei nanocompositi polimerici. Molecole 14, 2009. 2095-2110.