Lateksa sonoķīmiskā sintēze

Ultraskaņa izraisa un veicina ķīmisko reakciju lateksa polimerizācijai. Ar sonochemiskiem spēkiem lateksa sintēze notiek ātrāk un efektīvāk. Pat ķīmiskās reakcijas apstrāde kļūst vieglāka.

Lateksa daļiņas tiek plaši izmantotas kā piedeva dažādiem materiāliem. Parastās pielietojuma jomas ietver izmantošanu kā piedevas krāsās un pārklājumos, līmēs un cementā.
Lateksa polimerizācijai pamata reakcijas šķīduma emulgācija un dispersija ir svarīgs faktors, kas būtiski ietekmē polimēra kvalitāti. Ultraskaņa ir labi pazīstama kā efektīva un uzticama metode izkliedēšanai un emulgēšanai. Augstais ultraskaņas potenciāls ir spēja radīt dispersijas un Emulsijas ne tikai mikronu, bet arī nano izmēru diapazonā. Lateksa sintēzei emulsija vai monomēru, piemēram, polistirola, dispersija vai dispersija ūdenī (o/w = eļļa ūdenī Emulsijas) ir reakcijas pamatā. Atkarībā no emulsijas veida var būt nepieciešams neliels daudzums virsmaktīvās vielas, bet bieži vien ultraskaņas enerģija nodrošina tik smalku pilienu sadalījumu, lai virsmaktīvā viela būtu lieka. Ja šķidrumos tiek ievadīta ultraskaņa ar augstu amplitūdu, notiek tā sauktās kavitācijas parādība. Šķidruma pārrāvumi un vakuuma burbuļi rodas mainīgos augstspiediena un zema spiediena ciklos. Kad šie mazie burbuļi nespēj absorbēt vairāk enerģijas, tie implodē augstspiediena cikla laikā, lai lokāli tiktu sasniegts spiediens līdz 1000 bāriem un triecienviļņi, kā arī šķidruma strūklas līdz 400 km/h. [Suslick, 1998] Šie ļoti intensīvie spēki, ko izraisa ultraskaņas kavitācija, stājas spēkā norobežojošajos pilienos un daļiņās. Brīvie radikāļi, kas veidojas zem ultraskaņas Kavitāciju uzsāk monomēru ķēdes reakcijas polimerizāciju ūdenī. Polimēru ķēdes aug un veido primārās daļiņas ar aptuveno izmēru 10-20 nm. Primārās daļiņas uzbriest ar monomēriem, un polimēru ķēžu uzsākšana turpinās ūdens fāzē, augošie polimēru radikāļi tiek iesprostoti esošajās daļiņās, un polimerizācija turpinās daļiņu iekšpusē. Pēc tam, kad ir izveidojušās primārās daļiņas, visa turpmākā polimerizācija palielina daļiņu lielumu, bet ne skaitu. Izaugsme turpinās, līdz tiek patērēts viss monomērs. Galīgo daļiņu diametrs parasti ir 50-500 nm.

Ja polistirola lateksu sintezē sonoķīmiskā ceļā, var panākt lateksa daļiņas ar mazu izmēru 50 nm un lielu molekulmasu, kas lielāka par 106 g/mol. Pateicoties efektīvai ultraskaņas emulgācijai, būs nepieciešams tikai neliels daudzums virsmaktīvās vielas. Nepārtraukta ultrasonikācija, ko piemēro monomēra šķīdumam, rada pietiekamus radikāļus ap monomēra pilieniem, kas noved pie ļoti mazām lateksa daļiņām polimerizācijas laikā. Papildus ultraskaņas polimerizācijas efektiem, šīs metodes papildu priekšrocības ir zema reakcijas temperatūra, ātrāka reakcijas secība un lateksa daļiņu kvalitāte, pateicoties daļiņu augstajai molekulmasai. Ultraskaņas polimerizācijas priekšrocības attiecas arī uz ultrasoniski atbalstītu kopolimerizāciju. [Zhang et al. 2009]
Lateksa potenciālais efekts tiek panākts, sintezējot ZnO iekapsulētu nanolateksu: ZnO iekapsulētais nanolatekss uzrāda augstu pretkorozijas veiktspēju. Pētījumā Sonawane et al. (2010) ZnO/poli(butilmetakrilāts) un ZnO−PBMA/polianilīna nanolateksa kompozīta daļiņas ar 50 nm ir sintezētas ar sonoķīmiskās emulsijas polimerizāciju.
Hielscher Ultrasonics Lieljaudas ultraskaņas ierīces ir uzticami un efektīvi instrumenti Sonochemical reakcija. Plašs ultraskaņas procesoru klāsts ar dažādām jaudas jaudām un iestatījumiem nodrošina optimālu konfigurāciju konkrētajam procesam un apjomam. Visus pieteikumus var novērtēt laboratorijā un pēc tam lineāri palielināt līdz ražošanas apjomam. Ultraskaņas mašīnas nepārtrauktai apstrādei caurplūdes režīmā var viegli modernizēt esošajās ražošanas līnijās.

Literatūra/Atsauces

• Ooi, S. K.; Biggs, S. (2000): Polistirola lateksa sintēzes ultraskaņas uzsākšana. Ultrasonics Sonochemistry 7, 2000. 125-133.
• Sonawane, S. H.; Teo, B. M.; Brotchie, A.; Griesers, F.; Ashokkumar, M. (2010): ZnO iekapsulētā funkcionālā nanolateksa sonoķīmiskā sintēze un tā pretkorozijas veiktspēja. Rūpniecības & Inženierķīmijas pētījumi 19, 2010. 2200-2205.
• Suslick, K. S. (1998): Kirk-Othmer ķīmijas tehnoloģijas enciklopēdija; 4. izd. Dž. & Dēli: Ņujorka, 1998. gada 26. sēj. 517-541.
• Teo, B. M..; Ašokumars, M.; Grieser, F. (2011): Miniemulsiju sonoķīmiskā polimerizācija organiskos šķidrumos/ūdens maisījumos. Fizikālā ķīmija Ķīmiskā fizika 13, 2011. 4095-4102.
• Teo, B. M..; Čens, F.; Hattons, T. A.; Griesers, F.; Ašokumars, M.; (2009): Jauna magnetīta lateksa nanodaļiņu viena katla sintēze ar ultraskaņas apstarošanu.
• Džans, K.; Parks, B.J.; Fangs, F.F.; Choi, H. J. (2009): Polimēru nanokompozītu sonoķīmiskā sagatavošana. Molekulas 14, 2009. 2095-2110.