Síntese sonoquímica de látex

Os ultra-sons induzem e promovem a reação química para a polimerização do látex. Através de forças sonoquímicas, a síntese do látex ocorre de forma mais rápida e eficiente. Até o manuseamento da reação química se torna mais fácil.

As partículas de látex são amplamente utilizadas como aditivos para vários materiais. Os domínios de aplicação mais comuns incluem a utilização como aditivos em tintas e revestimentos, colas e cimento.
Para a polimerização do látex, a emulsificação e dispersão da solução de reação básica é um fator importante que influencia significativamente a qualidade do polímero. O ultrassom é bem conhecido como um método eficiente e confiável para dispersar e emulsionar. O elevado potencial dos ultra-sons é a capacidade de criar dispersões e Emulsões não só na gama de microns, mas também na gama de nanométricas. Para a síntese do látex, uma emulsão ou dispersão de monómeros, por exemplo de poliestireno, em água (o/w = oil-in-water Emulsão) é a base da reação. Dependendo do tipo de emulsão, pode ser necessária uma pequena quantidade de tensioativo, mas muitas vezes a energia ultra-sónica proporciona uma distribuição tão fina das gotículas que o tensioativo é supérfluo. Se forem introduzidos ultra-sons com amplitudes elevadas nos líquidos, ocorre o fenómeno designado por cavitação. O líquido rebenta e são geradas bolhas de vácuo durante os ciclos alternados de alta e baixa pressão. Quando estas pequenas bolhas não conseguem absorver mais energia, implodem durante um ciclo de alta pressão, de modo que são atingidas localmente pressões até 1000 bar e ondas de choque, bem como jactos de líquido até 400 km/h. [Suslick, 1998] Estas forças altamente intensas, causadas pela cavitação ultra-sónica, têm efeito sobre as gotículas e partículas que as envolvem. Os radicais livres formados sob o ultrassom cavitação iniciam a polimerização por reação em cadeia dos monómeros na água. As cadeias de polímeros crescem e formam partículas primárias com um tamanho aproximado de 10-20 nm. As partículas primárias incham com monómeros e a iniciação de cadeias de polímeros continua na fase aquosa, os radicais de polímeros em crescimento são apanhados pelas partículas existentes e a polimerização continua no interior das partículas. Após a formação das partículas primárias, qualquer polimerização adicional aumenta o tamanho, mas não o número de partículas. O crescimento continua até que todo o monómero seja consumido. Os diâmetros finais das partículas são normalmente de 50-500 nm.

Se o látex de poliestireno for sintetizado por via sonoquímica, podem obter-se partículas de látex com um tamanho reduzido de 50 nm e um peso molecular elevado de mais de 106 g/mol. Devido à emulsificação ultra-sônica eficiente, apenas uma pequena quantidade de surfactante será necessária. A ultra-sons contínua aplicada à solução de monómero cria radicais suficientes em torno das gotículas de monómero, o que leva a partículas de látex muito pequenas durante a polimerização. Além dos efeitos de polimerização ultra-sônica, outros benefícios deste método são a baixa temperatura de reação, a seqüência de reação mais rápida e a qualidade das partículas de látex devido ao alto peso molecular das partículas. As vantagens da polimerização ultra-sónica aplicam-se também para a copolimerização assistida por ultra-sons. [Zhang et al. 2009]
A síntese do nanolatex encapsulado em ZnO permite obter um efeito potencial do látex: O nanolatex encapsulado em ZnO apresenta um elevado desempenho anticorrosivo. No estudo de Sonawane et al. (2010), foram sintetizadas partículas compósitas de nanolatex de ZnO/poli(metacrilato de butilo) e ZnO-PBMA/polianilina de 50 nm por polimerização em emulsão sonoquímica.
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Literatura/Referências

• Ooi, S. K.; Biggs, S. (2000): Iniciação ultra-sônica da síntese de látex de poliestireno. Ultrasonics Sonochemistry 7, 2000. 125-133.
• Sonawane, S. H.; Teo, B. M.; Brotchie, A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M. (2010): Síntese Sonochemical de ZnO Encapsulated Functional Nanolatex e seu desempenho anticorrosivo. Industrial & Engineering Chemistry Research 19, 2010. 2200-2205.
• Suslick, K. S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4th Ed. J. Wiley & Filhos: New York, Vol. 26, 1998. 517-541.
• Teo, B. M.; Ashokkumar, M.; Grieser, F. (2011): Sonochemical polimerização de miniemulsões em líquidos orgânicos / misturas de água. Físico-Química Física Química 13, 2011. 4095-4102.
• Teo, B. M.; Chen, F.; Hatton, T. A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M.; (2009): Síntese one-pot novo de nanopartículas de látex magnetite por irradiação ultra-sônica.
• Zhang, K.; Park, B.J.; Fang, F.F.; Choi, H. J. (2009): Preparação Sonochemical de Nanocompósitos de Polímero. Molecules 14, 2009. 2095-2110.