Sonochemische synthese van latex
Ultrasoon geluid induceert en bevordert de chemische reactie voor de polymerisatie van latex. Door de sonochemische krachten verloopt de latexsynthese sneller en efficiënter. Zelfs de behandeling van de chemische reactie wordt eenvoudiger.
Latexdeeltjes worden veel gebruikt als additief voor verschillende materialen. Veelgebruikte toepassingsgebieden zijn het gebruik als additief in verf en coatings, lijm en cement.
Voor de polymerisatie van latex is de emulgering en dispersie van de basisreactieoplossing een belangrijke factor die de polymeerkwaliteit aanzienlijk beïnvloedt. Ultrasoon geluid staat bekend als een efficiënte en betrouwbare methode voor dispergeren en emulgeren. Het grote potentieel van ultrasoon geluid is de mogelijkheid om dispersies en emulsies niet alleen in het micron- maar ook in het nanogroottebereik. Voor de synthese van latex wordt een emulsie of dispersie van monomeren, bv. polystyreen, in water (o/w = olie-in-water emulsie) is de basis van de reactie. Afhankelijk van het emulsietype kan een kleine hoeveelheid oppervlakteactieve stof nodig zijn, maar vaak zorgt de ultrasone energie voor zo'n fijne druppelverdeling dat de oppervlakteactieve stof overbodig is. Als ultrasoon geluid met hoge amplitudes in vloeistoffen wordt ingebracht, treedt het fenomeen van de zogenaamde cavitatie op. De vloeistof barst en er ontstaan vacuümbelletjes tijdens de afwisselende cycli van hoge en lage druk. Wanneer deze kleine belletjes niet meer energie kunnen absorberen, imploderen ze tijdens een hogedrukcyclus, zodat plaatselijk drukken tot 1000 bar en schokgolven evenals vloeistofstralen tot 400 km/u worden bereikt. [Suslick, 1998] Deze zeer intense krachten, veroorzaakt door ultrasone cavitatie, werken in op de omhullende druppels en deeltjes. De vrije radicalen die onder de ultrasone cavitatie start de kettingreactie polymerisatie van de monomeren in het water. De polymeerketens groeien en vormen primaire deeltjes met een grootte van ongeveer 10-20 nm. De primaire deeltjes zwellen op met monomeren en de initiatie van polymeerketens gaat door in de waterfase, groeiende polymeerradicalen worden ingesloten door de bestaande deeltjes en de polymerisatie gaat door in de deeltjes. Nadat de primaire deeltjes zijn gevormd, neemt door alle verdere polymerisatie de grootte toe, maar niet het aantal deeltjes. De groei gaat door totdat al het monomeer is verbruikt. De uiteindelijke deeltjesdiameter is meestal 50-500 nm.
Een potentieel effect van latex wordt bereikt door de synthese van ZnO-ingekapselde nanolatex: De met ZnO ingekapselde nanolatex vertoont hoge anticorrosieve prestaties. In het onderzoek van Sonawane et al. (2010) zijn ZnO/poly(butylmethacrylaat) en ZnO-PBMA/polyaniline nanolatex composietdeeltjes van 50 nm gesynthetiseerd door middel van sonochemische emulsiepolymerisatie.
Hielscher Ultrasonics ultrasone apparaten met hoog vermogen zijn betrouwbare en efficiënte hulpmiddelen voor sonochemisch reactie. Een breed scala aan ultrasone processors met verschillende vermogens en opstellingen zorgt voor de optimale configuratie voor het specifieke proces en volume. Alle toepassingen kunnen in het laboratorium worden geëvalueerd en vervolgens lineair worden opgeschaald naar de productiegrootte. Ultrasone machines voor continue verwerking in de doorstroommodus kunnen eenvoudig achteraf worden ingebouwd in bestaande productielijnen.

Ultrasoon apparaat UP200S
Literatuur/referenties
- Ooi, S. K.; Biggs, S. (2000): Ultrasonic initiation of polystyrene latex synthesis. Ultrasonics Sonochemistry 7, 2000. 125-133.
- Sonawane, S. H.; Teo, B. M.; Brotchie, A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M. (2010): Sonochemische synthese van in ZnO ingekapselde functionele nanolatex en zijn anticorrosieve eigenschappen. Industrieel & Engineering Chemistry Research 19, 2010. 2200-2205.
- Suslick, K. S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4th Ed. J. Wiley & Zonen: New York, Vol. 26, 1998. 517-541.
- Teo, B. M.; Ashokkumar, M.; Grieser, F. (2011): Sonochemische polymerisatie van miniemulsies in organische vloeistoffen/watermengsels. Fysische Chemie Chemische Fysica 13, 2011. 4095-4102.
- Teo, B. M.; Chen, F.; Hatton, T. A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M.; (2009): Nieuwe een-pot synthese van magnetiet latex nanodeeltjes door middel van ultrasone bestraling.
- Zhang, K.; Park, B.J.; Fang, F.F.; Choi, H. J. (2009): Sonochemische bereiding van polymeer nanocomposieten. Moleculen 14, 2009. 2095-2110.