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라텍스의 Sonochemical 합성

초음파는 라텍스의 중합을 위한 화학 반응을 유도하고 촉진합니다. 초음파 화학적 힘에 의해 라텍스 합성은 더 빠르고 효율적으로 발생합니다. 화학 반응의 취급조차도 더 쉬워집니다.

라텍스 입자는 다양한 재료의 첨가제로 널리 사용됩니다. 일반적인 응용 분야에는 페인트 및 코팅, 접착제 및 시멘트의 첨가제로 사용하는 것이 포함됩니다.
라텍스의 중합을 위해 염기성 반응 용액의 유화 및 분산은 고분자 품질에 큰 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 초음파는 분산 및 유화를 위한 효율적이고 신뢰할 수 있는 방법으로 잘 알려져 있습니다. 초음파의 높은 잠재력은 생성 능력입니다. 분산 그리고 유화 액 미크론뿐만 아니라 나노 크기 범위에서도 사용할 수 있습니다. 라텍스, 에멀젼 또는 단량체(예: 폴리스티렌)의 분산액을 수중에서 합성하기 위해(o/w = oil-in-water 유제)가 반응의 기초입니다. 에멀젼 유형에 따라 소량의 계면 활성제가 필요할 수 있지만 종종 초음파 에너지가 미세한 액적 분포를 제공하여 계면 활성제가 불필요합니다. 진폭이 높은 초음파가 액체에 도입되면 소위 캐비테이션 현상이 발생합니다. 액체 파열과 진공 기포는 고압 및 저압 사이클이 번갈아 가며 생성됩니다. 이 작은 기포가 더 많은 에너지를 흡수할 수 없을 때 고압 사이클 동안 파열되어 최대 1000bar의 압력과 충격파, 최대 400km/h의 액체 제트에 국부적으로 도달합니다. [서슬릭, 1998] 초음파 캐비테이션에 의해 발생하는 이러한 매우 강렬한 힘은 둘러싸고 있는 물방울과 입자에 영향을 미칩니다. 초음파의 밑에 형성된 자유 라디칼 공동 현상 물에서 단량체의 연쇄 반응 중합을 시작합니다. 고분자 사슬은 성장하여 대략 10-20nm 크기의 1차 입자를 형성합니다. 1차 입자는 단량체로 팽창하고 고분자 사슬의 시작은 수성 단계에서 계속되고 성장하는 고분자 라디칼은 기존 입자에 갇히고 중합은 입자 내부에서 계속됩니다. 1차 입자가 형성된 후 모든 추가 중합은 입자의 크기를 증가시키지만 입자의 수는 증가시키지 않습니다. 성장은 모든 단량체가 소모될 때까지 계속됩니다. 최종 입자 직경은 일반적으로 50-500nm입니다.

Sono synthesis는 배치 또는 연속 공정으로 수행 할 수 있습니다.

초음파 플로우 셀 반응기는 연속 처리가 가능합니다.

폴리스티렌 라텍스가 초음파 화학 경로를 통해 합성되면 50nm의 작은 크기와 106g / mol 이상의 고분자량을 가진 라텍스 입자를 얻을 수 있습니다. 효율적인 초음파 유화로 인해 소량의 계면 활성제 만 필요합니다. 단량체 용액에 적용된 연속 초음파는 단량체 방울 주위에 충분한 라디칼을 생성하여 중합 중에 매우 작은 라텍스 입자를 생성합니다. 초음파 중합 효과 외에도 이 방법의 또 다른 이점은 입자의 높은 분자량으로 인해 낮은 반응 온도, 더 빠른 반응 시퀀스 및 라텍스 입자의 품질입니다. 초음파 중합의 장점은 초음파 보조 공중 합에도 적용됩니다. [Zhang 외. 2009]
라텍스의 잠재적 효과는 ZnO 캡슐화 된 나노 라텍스의 합성에 의해 달성됩니다 : ZnO 캡슐화 된 나노 라텍스는 높은 부식 방지 성능을 보여줍니다. Sonawane et al. (2010)의 연구에서 50nm의 ZnO / 폴리 (부틸 메타 크릴 레이트) 및 ZnO-PBMA / 폴리 아닐린 나노 라텍스 복합 입자는 초음파 화학 에멀젼 중합에 의해 합성되었습니다.
Hielscher Ultrasonics 고출력 초음파 장치 를 위한 신뢰할 수 있고 효율적인 도구입니다. 소노케미칼 반응. 다양한 전력 용량과 설정을 가진 광범위한 초음파 프로세서는 특정 프로세스 및 볼륨에 대한 최적의 구성을 제공합니다. 모든 응용 분야는 실험실에서 평가할 수 있으며 이후에 생산 규모로 선형적으로 확장할 수 있습니다. 플로우 스루(flow-through) 모드에서 연속 처리를 위한 초음파 기계는 기존 생산 라인에 쉽게 개조할 수 있습니다.
UP200S - Hielscher's powerful 200W ultrasonicator for sonochemical processes

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문헌/참고문헌

  • 오이, S. K.; Biggs, S. (2000) : 폴리스티렌 라텍스 합성의 초음파 시작. 초음파 Sonochemistry 7, 2000. 125-133.
  • 소나와네, S. H.; 테오, B. M.; 브로치, A.; 그리저, F.; Ashokkumar, M. (2010) : ZnO 캡슐화 된 기능성 나노 라텍스 및 그 부식 방지 성능의 Sonochemical 합성. 산업의 & 공학화학연구 19, 2010. 2200-2205.
  • Suslick, K. S. (1998): Kirk-Othmer 화학 기술 백과사전; 4판 J. 와일리 & 아들: New York, Vol. 26, 1998. 517-541.
  • 테오, B. M..; 아쇼크쿠마르, M.; Grieser, F. (2011) : 유기 액체 / 물 혼합물에서 미니 에멀젼의 Sonochemical 중합. 물리 화학 화학 물리학 13, 2011. 4095-4102.
  • 테오, B. M..; 첸, F.; 해튼, T. A.; 그리저, F.; 아쇼크쿠마르, M.; (2009) : 초음파 조사에 의한 자철광 라텍스 나노 입자의 새로운 한 냄비 합성.
  • 장, K.; 박, B.J.; 팡, F.F.; Choi, H. J. (2009): 고분자 나노복합체의 Sonochemical 제조. 분자 14, 2009. 2095-2110.

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