Sonochemesch Synthese vu Latex

Ultraschall induzéiert a fördert d'chemesch Reaktioun fir d'Polymeriséierung vu Latex. Duerch sonochemesch Kräfte geschitt d'Latexsynthese méi séier a méi effizient. Och d'Handhabung vun der chemescher Reaktioun gëtt méi einfach.

Latexpartikele gi wäit als Additiv fir verschidde Materialien benotzt. Allgemeng Applikatiounsfelder enthalen d'Benotzung als Additive a Faarwen a Beschichtungen, Klebstoff an Zement.
Fir d'Polymeriséierung vu Latex ass d'Emulgéierung an d'Dispersioun vun der Basisreaktiounsléisung e wichtege Faktor deen d'Polymerqualitéit wesentlech beaflosst. Ultraschall ass bekannt als effizient an zouverlässeg Method fir ze dispergeren an ze emuléieren. Den héije Potenzial vun Ultraschall ass d'Fäegkeet ze kreéieren Dispersiounen an Emulsiounen net nëmmen am Mikron- awer och am Nano-Gréisst Beräich. Fir d'Synthese vu Latex, eng Emulsioun oder Dispersioun vu Monomeren, zB Polystyrol, am Waasser (o/w = Ueleg-am-Waasser) Emulsioun) ass d'Basis vun der Reaktioun. Ofhängeg vun der Emulsiounstyp kann eng kleng Quantitéit Surfaktant erfuerderlech sinn, awer dacks gëtt d'Ultraschallenergie sou eng fein Tropfverdeelung sou datt den Surfaktant iwwerflësseg ass. Wann Ultraschall mat héijer Amplituden a Flëssegkeeten agefouert gëtt, geschitt de Phänomen vun der sougenannter Kavitatioun. D'Flëssegkeetsausbréch a Vakuumblasen ginn wärend den ofwiesselnd Héichdrock- a Low-Drock-Zyklen generéiert. Wann dës kleng Blasen net méi Energie absorbéiere kënnen, implodéiere se während engem Héichdrockzyklus, sou datt Drock bis zu 1000 Bar a Schockwellen souwéi Flëssegstrale vu bis zu 400 km/h lokal erreecht ginn. [Suslick, 1998] Dës héich intensiv Kräften, verursaacht duerch Ultraschallkavitatioun, wierkt op déi zouenen Drëpsen a Partikelen. Déi fräi Radikale geformt ënner dem Ultraschall Kavitatioun initiéiert d'Kettenreaktiounspolymeriséierung vun de Monomeren am Waasser. D'Polymerketten wuessen a bilden primär Partikelen mat enger geschätzter Gréisst vun 10-20 nm. Déi primär Partikel schwellen mat Monomeren, an d'Initiatioun vu Polymerketten geet weider an der wässerlecher Phase, wuessend Polymerradikale gi vun den existente Partikel gefaangen, an d'Polymeriséierung geet weider an de Partikelen. Nodeems déi primär Partikel geformt sinn, erhéicht all weider Polymeriséierung d'Gréisst awer net d'Zuel vun de Partikelen. De Wuesstum geet weider bis all de Monomer verbraucht ass. Déi lescht Partikel Duerchmiesser sinn typesch 50-500 nm.

Wann Polystyrol-Latex iwwer sonochemesch Streck synthetiséiert gëtt, kënnen Latexpartikelen mat enger klenger Gréisst vu 50 nm an engem héije Molekulargewiicht vu méi wéi 106 g / mol erreecht ginn. Wéinst der effizienter Ultraschall-Emulgéierung gëtt nëmmen eng kleng Quantitéit Surfaktant gebraucht. Déi kontinuéierlech Ultraschall, déi op d'Monomerléisung applizéiert gëtt, erstellt genuch Radikale ronderëm d'Monomer Drëpsen, wat zu de ganz klenge Latexpartikelen während der Polymeriséierung féiert. Nieft den Ultraschallpolymeriséierungseffekter, weider Virdeeler vun dëser Method sinn déi niddreg Reaktiounstemperatur, déi méi séier Reaktiounssequenz an d'Qualitéit vun de Latexpartikelen wéinst dem héije Molekulargewicht vun de Partikelen. D'Virdeeler vun der Ultraschallpolymeriséierung gëllen och fir d'Ultraschall-assistéiert Kopolymeriséierung. [Zhang et al. 2009]
E potenziellen Effekt vu Latex gëtt duerch d'Synthese vum ZnO-enkapselten Nanolatex erreecht: Den ZnO-enkapsuléierten Nanolatex weist héich antikorrosiv Leeschtung. An der Studie vu Sonawane et al. (2010), ZnO / Poly(Butylmethacrylat) an ZnO−PBMA / Polyanilin Nanolatex Kompositpartikele vu 50 nm goufen duerch sonochemesch Emulsiounspolymeriséierung synthetiséiert.
Hielscher Ultrasonics héich-Muecht Ultraschall Apparater sinn zouverlässeg an efficace Tools fir sonochemical Reaktioun. Eng breet Palette vun Ultraschallprozessoren mat verschiddene Kraaftkapazitéiten a Setups suergt fir déi optimal Konfiguratioun fir de spezifesche Prozess a Volumen. All Uwendunge kënnen am Labo evaluéiert ginn an duerno op d'Produktiounsgréisst opgeschrauft ginn, linear. Ultraschallmaschinne fir kontinuéierlech Veraarbechtung am Flow-Through-Modus kënnen einfach an existéierend Produktiounslinnen ëmgebaut ginn.

Literatur / Referenzen

• Ooi, SK; Biggs, S. (2000): Ultrasonic Initiatioun vun der Polystyrol-Latex-Synthese. Ultrasonics Sonochemistry 7, 2000. 125-133.
• Sonawane, SH; Teo, BM; Brotchie, A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M. (2010): Sonochemical Synthese vun ZnO Encapsulated funktionell Nanolatex a seng Anticorrosive Leeschtung. Industriell & Engineering Chimie Fuerschung 19, 2010. 2200-2205.
• Suslick, KS (1998): Kirk-Othmer Enzyklopedie vun der chemescher Technologie; 4e Ed. J. Wiley & Sons: New York, Vol. 26, 1998. 517-541.
• Teo, BM.; Ashokkumar, M.; Grieser, F. (2011): Sonochemical Polymerization of miniemulsions in organic liquids/water mixes. Physikalesch Chimie Chemesch Physik 13, 2011. 4095-4102.
• Teo, BM.; Chen, F.; Hatton, TA; Grieser, F.; Ashokkumar, M.; (2009): Roman One-Pot Synthese vu Magnetit Latex Nanopartikel duerch Ultraschallbestralung.
• Zhang, K.; Park, BJ; Fang, FF; Choi, HJ (2009): Sonochemical Virbereedung vun Polymer Nanocomposites. Molekülle 14, 2009. 2095-2110.