ლატექსის სონოქიმიური სინთეზი

ულტრაბგერა იწვევს და ხელს უწყობს ქიმიურ რეაქციას ლატექსის პოლიმერიზაციისთვის. სონოქიმიური ძალებით, ლატექსის სინთეზი ხდება უფრო სწრაფად და ეფექტურად. ქიმიური რეაქციის მართვაც კი უფრო ადვილი ხდება.

ლატექსის ნაწილაკები ფართოდ გამოიყენება, როგორც დანამატი სხვადასხვა მასალისთვის. გამოყენების საერთო სფეროები მოიცავს საღებავებში და საღებავებში, წებოებსა და ცემენტში დანამატების გამოყენებას.
ლატექსის პოლიმერიზაციისთვის ძირითადი რეაქციის ხსნარის ემულგირება და დისპერსია მნიშვნელოვანი ფაქტორია, რომელიც მნიშვნელოვნად მოქმედებს პოლიმერის ხარისხზე. ულტრაბგერა კარგად არის ცნობილი, როგორც ეფექტური და საიმედო მეთოდი დისპერსიისა და ემულგაციისთვის. ულტრაბგერის მაღალი პოტენციალი არის შექმნის შესაძლებლობა დისპერსიები და ემულსიები არა მხოლოდ მიკრონის, არამედ ნანო ზომის დიაპაზონშიც. ლატექსის, ემულსიის ან მონომერების დისპერსიისთვის, მაგ. პოლისტირონი, წყალში (o/w = ზეთი წყალში ემულსია) არის რეაქციის საფუძველი. ემულსიის ტიპიდან გამომდინარე, შეიძლება საჭირო გახდეს მცირე რაოდენობით ზედაპირული მოქმედება, მაგრამ ხშირად ულტრაბგერითი ენერგია უზრუნველყოფს წვეთების ისეთ წვრილ განაწილებას, რომ სურფაქტანტი ზედმეტია. თუ ულტრაბგერითი მაღალი ამპლიტუდის სითხეებში შედის, ხდება ე.წ. კავიტაციის ფენომენი. სითხის აფეთქება და ვაკუუმის ბუშტები წარმოიქმნება მაღალი წნევის და დაბალი წნევის მონაცვლეობითი ციკლების დროს. როდესაც ეს პატარა ბუშტები ვერ შთანთქავენ მეტ ენერგიას, ისინი იშლება მაღალი წნევის ციკლის დროს, ისე, რომ ზეწოლა 1000 ბარამდე და დარტყმითი ტალღები, ისევე როგორც თხევადი ჭავლები 400 კმ/სთ-მდე მიიღწევა ადგილობრივად. [Suslick, 1998] ეს უაღრესად ინტენსიური ძალები, გამოწვეული ულტრაბგერითი კავიტაციის შედეგად, მოქმედებს შემომფარველ წვეთებსა და ნაწილაკებზე. თავისუფალი რადიკალები წარმოიქმნება ულტრაბგერის ქვეშ კავიტაცია წყალში მონომერების ჯაჭვური რეაქციის პოლიმერიზაციის დაწყება. პოლიმერული ჯაჭვები იზრდება და ქმნიან პირველადი ნაწილაკებს, რომელთა ზომაა დაახლოებით 10-20 ნმ. პირველადი ნაწილაკები მონომერებით იშლება და პოლიმერული ჯაჭვების გაჩენა გრძელდება წყლის ფაზაში, მზარდი პოლიმერული რადიკალები იჭერს არსებულ ნაწილაკებს და პოლიმერიზაცია გრძელდება ნაწილაკების შიგნით. პირველადი ნაწილაკების წარმოქმნის შემდეგ, შემდგომი პოლიმერიზაცია ზრდის ზომას, მაგრამ არა ნაწილაკების რაოდენობას. ზრდა გრძელდება მანამ, სანამ მონომერი არ მოიხმარება. ნაწილაკების საბოლოო დიამეტრი, როგორც წესი, არის 50-500 ნმ.

თუ პოლისტიროლის ლატექსის სინთეზი ხდება სონოქიმიური გზით, ლატექსის ნაწილაკები მცირე ზომის 50 ნმ და მაღალი მოლეკულური მასით 106 გ/მოლზე მეტია მიღწეულია. ეფექტური ულტრაბგერითი ემულსიფიკაციის გამო, საჭიროა მხოლოდ მცირე რაოდენობით ზედაპირული მოქმედება. უწყვეტი ულტრაბგერითი, რომელიც გამოიყენება მონომერის ხსნარზე, ქმნის საკმარის რადიკალებს მონომერის წვეთების გარშემო, რაც იწვევს ძალიან მცირე ლატექსის ნაწილაკებს პოლიმერიზაციის დროს. ულტრაბგერითი პოლიმერიზაციის ეფექტების გარდა, ამ მეთოდის შემდგომი სარგებელი არის რეაქციის დაბალი ტემპერატურა, რეაქციის უფრო სწრაფი თანმიმდევრობა და ლატექსის ნაწილაკების ხარისხი ნაწილაკების მაღალი მოლეკულური წონის გამო. ულტრაბგერითი პოლიმერიზაციის უპირატესობები ასევე ვრცელდება ულტრაბგერითი დახმარებით კოპოლიმერიზაციისთვის. [ჟანგი და სხვ. 2009]
ლატექსის პოტენციური ეფექტი მიიღწევა ZnO კაფსულირებული ნანოლატექსის სინთეზით: ZnO კაფსულირებული ნანოლატექსი აჩვენებს მაღალ ანტიკოროზიულ მოქმედებას. Sonawane-ის და სხვ. (2010), ZnO/პოლი(ბუტილ მეთაკრილატი) და ZnO−PBMA/პოლიანილინ ნანოლატექსის კომპოზიტური ნაწილაკები 50 ნმ სინთეზირებულია სონოქიმიური ემულსიური პოლიმერიზაციით.
Hielscher Ultrasonics მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი მოწყობილობები არის საიმედო და ეფექტური იარაღები სონოქიმიური რეაქცია. ულტრაბგერითი პროცესორების ფართო სპექტრი სხვადასხვა სიმძლავრის სიმძლავრითა და დაყენებით უზრუნველყოფს ოპტიმალურ კონფიგურაციას კონკრეტული პროცესისა და მოცულობისთვის. ყველა აპლიკაციის შეფასება შესაძლებელია ლაბორატორიაში და შემდგომში მასშტაბირება წარმოების ზომამდე, ხაზოვანი. ულტრაბგერითი მანქანები უწყვეტი დამუშავებისთვის ნაკადის რეჟიმში შეიძლება ადვილად გადაიტანოს არსებულ საწარმოო ხაზებში.

ლიტერატურა/ცნობარი

• Ooi, SK; Biggs, S. (2000): პოლისტიროლის ლატექსის სინთეზის ულტრაბგერითი დაწყება. Ultrasonics Sonochemistry 7, 2000. 125-133.
• სონავანე, შ; თეო, BM; ბროჩი, ა. გრიზერი, ფ. Ashokkumar, M. (2010): Sonochemical Synthesis of ZnO ინკაფსულირებული ფუნქციური Nanolatex და მისი ანტიკოროზიული მოქმედება. სამრეწველო & საინჟინრო ქიმიის კვლევა 19, 2010. 2200-2205.
• Suslick, KS (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; მე-4 რედ. ჯ.უილი & შვილები: ნიუ-იორკი, ტ. 26, 1998. 517-541.
• თეო, ბ.მ.; აშოკუმარი, მ. Grieser, F. (2011): მინიემულსიების სონოქიმიური პოლიმერიზაცია ორგანულ სითხეებში/წყლის ნარევებში. Physical Chemistry Chemical Physics 13, 2011. 4095-4102.
• თეო, ბ.მ.; ჩენი, ფ. ჰეტონი, TA; გრიზერი, ფ. აშოკუმარი, მ. (2009): ულტრაბგერითი დასხივებით მაგნეტიტის ლატექსის ნანონაწილაკების ახალი ერთ ჭურჭლის სინთეზი.
• ჟანგი, კ. პარკი, ბიჯეი; Fang, FF; Choi, HJ (2009): პოლიმერული ნანოკომპოზიტების სონოქიმიური მომზადება. Molecules 14, 2009. 2095-2110.