Sonochemická syntéza latexu
Ultrazvuk indukuje a podporuje chemickú reakciu na polymerizáciu latexu. Pomocou sonochemických síl prebieha syntéza latexu rýchlejšie a efektívnejšie. Dokonca aj zvládnutie chemickej reakcie je jednoduchšie.
Latexové častice sa široko používajú ako prísada do rôznych materiálov. Medzi bežné oblasti použitia patrí použitie ako prísady do farieb a náterov, lepidiel a cementu.
Pre polymerizáciu latexu je emulgácia a disperzia základného reakčného roztoku dôležitým faktorom, ktorý významne ovplyvňuje kvalitu polyméru. Ultrazvuk je známy ako účinná a spoľahlivá metóda dispergácie a emulgácie. Vysoký potenciál ultrazvuku spočíva v schopnosti vytvárať Disperzie a Emulzie Nielen v rozsahu mikrónov, ale aj nanoveľkostí. Na syntézu latexu emulzia alebo disperzia monomérov, napr. polystyrénu, vo vode (o/w = olej vo vode emulzia) je základom reakcie. V závislosti od typu emulzie môže byť potrebné malé množstvo povrchovo aktívnej látky, ale ultrazvuková energia často poskytuje také jemné rozloženie kvapiek, takže povrchovo aktívna látka je nadbytočná. Ak sa do kvapalín zavedie ultrazvuk s vysokou amplitúdou, dochádza k fenoménu takzvanej kavitácie. Prasknutia kvapaliny a vákuové bubliny vznikajú počas striedavých vysokotlakových a nízkotlakových cyklov. Keď tieto malé bubliny nedokážu absorbovať viac energie, implodujú počas vysokotlakového cyklu, takže lokálne sa dosiahnu tlaky až 1000 barov a rázové vlny, ako aj kvapalné prúdy až 400 km/h. [Suslick, 1998] Tieto vysoko intenzívne sily spôsobené ultrazvukovou kavitáciou pôsobia na obklopujúce kvapôčky a častice. Voľné radikály vytvorené pod ultrazvukom Kavitácie iniciovať polymerizáciu monomérov vo vode reťazovou reakciou. Polymérne reťazce rastú a vytvárajú primárne častice s približnou veľkosťou 10 - 20 nm. Primárne častice napučiavajú monomérmi a iniciácia polymérnych reťazcov pokračuje vo vodnej fáze, rastúce polymérne radikály sú zachytené existujúcimi časticami a polymerizácia pokračuje vo vnútri častíc. Po vytvorení primárnych častíc všetka ďalšia polymerizácia zväčšuje veľkosť, ale nie počet častíc. Rast pokračuje, kým sa nespotrebuje všetok monomér. Konečné priemery častíc sú zvyčajne 50-500 nm.
Potenciálny účinok latexu sa dosiahne syntézou ZnO zapuzdreného nanolatexu: Zapuzdrený nanolatex ZnO vykazuje vysoký antikorózny účinok. V štúdii Sonawane et al. (2010) boli ZnO/poly(butylmetakrylát) a ZnO−PBMA/polyanilínové nanolatexové kompozitné častice 50 nm syntetizované sonochemickou emulznou polymerizáciou.
Hielscher Ultrasonics vysokovýkonné ultrazvukové prístroje sú spoľahlivé a efektívne nástroje pre sonochemický reakcia. Široká škála ultrazvukových procesorov s rôznymi výkonovými kapacitami a nastaveniami zaisťuje optimálnu konfiguráciu pre konkrétny proces a objem. Všetky aplikácie je možné vyhodnotiť v laboratóriu a následne lineárne škálovať na veľkosť výroby. Ultrazvukové stroje na kontinuálne spracovanie v prietokovom režime je možné ľahko dodatočne namontovať do existujúcich výrobných liniek.
Literatúra/Referencie
- Ooi, S. K.; Biggs, S. (2000): Ultrazvuková iniciácia syntézy polystyrénového latexu. Ultrazvuková sonochémia 7, 2000. 125-133.
- Sonawane, S. H.; Teo, B. M.; Brotchie, A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M. (2010): Sonochemická syntéza funkčného nanolatexu zapuzdreného ZnO a jeho antikorózny účinok. Priemyselný & Výskum inžinierskej chémie 19, 2010. 2200-2205.
- Suslick, K. S. (1998): Kirk-Othmerova encyklopédia chemickej technológie; 4. vydanie J. Wiley & Synovia: New York, zv. 26, 1998. 517-541.
- Teo, B. M..; Ashokkumar, M.; Grieser, F. (2011): Sonochemická polymerizácia miniemulzií v zmesiach organických kvapalín a vody. Fyzikálna chémia Chemická fyzika 13, 2011. 4095-4102.
- Teo, B. M..; Chen, F.; Hatton, T. A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M.; (2009): Nová syntéza nanočastíc magnetitového latexu v jednom hrnci ultrazvukovým ožarovaním.
- Zhang, K.; Park, B.J.; Fang, F.F.; Choi, HJ (2009): Sonochemická príprava polymérnych nanokompozitov. Molekuly 14, 2009. 2095-2110.