การสังเคราะห์ Sonochemical ของน้ํายาง

อัลตราซาวนด์เหนี่ยวนําและส่งเสริมปฏิกิริยาเคมีสําหรับพอลิเมอไรเซชันของน้ํายาง ด้วยแรงโซโนเคมีการสังเคราะห์น้ํายางจะเกิดขึ้นได้เร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น แม้แต่การจัดการปฏิกิริยาเคมีก็ง่ายขึ้น

อนุภาคลาเท็กซ์ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารเติมแต่งสําหรับวัสดุต่างๆ สาขาการใช้งานทั่วไป ได้แก่ การใช้เป็นสารเติมแต่งในสีและสารเคลือบกาวและปูนซีเมนต์
สําหรับการพอลิเมอไรเซชันของน้ํายางอิมัลชันและการกระจายตัวของสารละลายปฏิกิริยาพื้นฐานเป็นปัจจัยสําคัญที่มีอิทธิพลต่อคุณภาพพอลิเมอร์อย่างมีนัยสําคัญ อัลตราซาวนด์เป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ในการกระจายตัวและอิมัลชัน ศักยภาพสูงของอัลตราโซนิกคือความสามารถในการสร้าง การกระจายตัว และ อิมัลชัน ไม่เพียงแต่ในไมครอนเท่านั้น แต่ยังอยู่ในช่วงขนาดนาโนด้วย สําหรับการสังเคราะห์น้ํายาง อิมัลชันหรือการกระจายตัวของโมโนเมอร์ เช่น โพลีสไตรีน ในน้ํา (o/w = น้ํามันในน้ํา อิมัลชัน) เป็นพื้นฐานของปฏิกิริยา ขึ้นอยู่กับประเภทของอิมัลชันอาจต้องใช้สารลดแรงตึงผิวจํานวนเล็กน้อย แต่บ่อยครั้งที่พลังงานอัลตราโซนิกให้การกระจายหยดน้ําที่ละเอียดเพื่อให้สารลดแรงตึงผิวฟุ่มเฟือย หากอัลตราซาวนด์ที่มีแอมพลิจูดสูงถูกนําเข้าไปในของเหลวปรากฏการณ์ของสิ่งที่เรียกว่าโพรงอากาศจะเกิดขึ้น การระเบิดของของเหลวและฟองอากาศสูญญากาศถูกสร้างขึ้นระหว่างรอบแรงดันสูงและแรงดันต่ําสลับกัน เมื่อฟองอากาศขนาดเล็กเหล่านี้ไม่สามารถดูดซับพลังงานได้มากขึ้นพวกมันจะระเบิดในระหว่างวัฏจักรความดันสูงเพื่อให้ความดันสูงถึง 1,000 บาร์และคลื่นกระแทกตลอดจนไอพ่นของเหลวสูงถึง 400 กม./ชม. [Suslick, 1998] แรงที่รุนแรงสูงเหล่านี้ที่เกิดจากโพรงอากาศอัลตราโซนิกมีผลต่อหยดและอนุภาคที่ปิดล้อม อนุมูลอิสระที่เกิดขึ้นภายใต้อัลตราโซนิก โพรงอากาศ เริ่มต้นปฏิกิริยาลูกโซ่พอลิเมอไรเซชันของโมโนเมอร์ในน้ํา โซ่โพลีเมอร์เติบโตและก่อตัวเป็นอนุภาคปฐมภูมิที่มีขนาดประมาณ 10-20 นาโนเมตร อนุภาคหลักบวมด้วยโมโนเมอร์และการเริ่มต้นของสายโซ่โพลีเมอร์ยังคงดําเนินต่อไปในเฟสน้ําอนุมูลโพลีเมอร์ที่กําลังเติบโตจะถูกดักจับโดยอนุภาคที่มีอยู่และพอลิเมอไรเซชันยังคงดําเนินต่อไปภายในอนุภาค หลังจากที่อนุภาคหลักก่อตัวขึ้นพอลิเมอไรเซชันเพิ่มเติมทั้งหมดจะเพิ่มขนาด แต่ไม่ใช่จํานวนอนุภาค การเจริญเติบโตจะดําเนินต่อไปจนกว่าจะใช้โมโนเมอร์ทั้งหมด เส้นผ่านศูนย์กลางอนุภาคสุดท้ายโดยทั่วไปคือ 50-500 นาโนเมตร

หากสังเคราะห์น้ํายางโพลีสไตรีนผ่านเส้นทางโซโนเคมีอนุภาคน้ํายางที่มีขนาดเล็ก 50 นาโนเมตรและน้ําหนักโมเลกุลสูงมากกว่า 106 กรัม/โมลจะสามารถบรรลุได้ เนื่องจากอิมัลชันอัลตราโซนิกที่มีประสิทธิภาพจึงต้องใช้สารลดแรงตึงผิวเพียงเล็กน้อยเท่านั้น อัลตราโซนิกแบบต่อเนื่องที่ใช้กับสารละลายโมโนเมอร์จะสร้างอนุมูลที่เพียงพอรอบหยดโมโนเมอร์ซึ่งนําไปสู่อนุภาคน้ํายางขนาดเล็กมากในระหว่างการพอลิเมอไรเซชัน นอกเหนือจากผลพอลิเมอไรเซชันอัลตราโซนิกแล้วประโยชน์เพิ่มเติมของวิธีนี้คืออุณหภูมิปฏิกิริยาต่ําลําดับปฏิกิริยาที่เร็วขึ้นและคุณภาพของอนุภาคน้ํายางเนื่องจากน้ําหนักโมเลกุลสูงของอนุภาค ข้อดีของพอลิเมอไรเซชันอัลตราโซนิกยังใช้กับโคพอลิเมอไรเซชันด้วยอัลตราโซนิก [Zhang et al. 2009]
ผลที่อาจเกิดขึ้นของน้ํายางทําได้โดยการสังเคราะห์ ZnO ที่ห่อหุ้มด้วยนาโนลาเท็กซ์: ZnO ที่ห่อหุ้มด้วยนาโนลาเท็กซ์แสดงประสิทธิภาพการป้องกันการกัดกร่อนสูง ในการศึกษาของ Sonawane et al. (2010) อนุภาคคอมโพสิต ZnO/poly(butyl methacrylate) และ ZnO−PBMA/polyaniline nanolatex อนุภาคขนาด 50 นาโนเมตรได้รับการสังเคราะห์โดยการพอลิเมอไรเซชันอิมัลชันโซโนเคมี
Hielscher Ultrasonics อุปกรณ์อัลตราซาวนด์กําลังสูง เป็นเครื่องมือที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพสําหรับ โซโนเคมี ปฏิกิริยา โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกที่หลากหลายที่มีความจุพลังงานและการตั้งค่าที่แตกต่างกันทําให้แน่ใจว่าได้จัดเตรียมการกําหนดค่าที่เหมาะสมที่สุดสําหรับกระบวนการและปริมาณที่เฉพาะเจาะจง แอปพลิเคชันทั้งหมดสามารถประเมินได้ในห้องปฏิบัติการและปรับขนาดเป็นขนาดการผลิตเป็นเส้นตรงในภายหลัง เครื่องอัลตราโซนิกสําหรับการประมวลผลอย่างต่อเนื่องในโหมดการไหลผ่านสามารถติดตั้งเพิ่มเติมในสายการผลิตที่มีอยู่ได้อย่างง่ายดาย

วรรณกรรม/อ้างอิง

• Ooi, SK; Biggs, S. (2000): การเริ่มต้นอัลตราโซนิกของการสังเคราะห์น้ํายางโพลีสไตรีน อัลตราโซนิกโซโนเคมี 7, 2000 125-133.
• โซนาวาเน่, SH; เตโอ, BM; บรอทชี, เอ.; กรีเซอร์, เอฟ.; Ashokkumar, M. (2010): การสังเคราะห์โซโนเคมีของ ZnO Encapsulated Functional Nanolatex และประสิทธิภาพการป้องกันการกัดกร่อน อุตสาห & การวิจัยเคมีวิศวกรรม 19, 2010. 2200-2205.
• Suslick, KS (1998): สารานุกรมเทคโนโลยีเคมี Kirk-Othmer; ฉบับที่ 4 เจ. ไวลีย์ & ลูกชาย: นิวยอร์ก ฉบับที่ 26 ปี 1998 517-541.
• เตโอ, BM; อช็อกกุมาร์, เอ็ม.; Grieser, F. (2011): พอลิเมอไรเซชันโซโนเคมีของมินิอิมัลชันในของเหลวอินทรีย์ / ส่วนผสมของน้ํา เคมีฟิสิกส์เคมีฟิสิกส์เคมี 13, 2011. 4095-4102.
• เตโอ, BM; เฉิน, เอฟ.; แฮตตัน, TA; กรีเซอร์, เอฟ.; อช็อกกุมาร์, เอ็ม.; (2009): การสังเคราะห์อนุภาคนาโนน้ํายางแมกนีไทต์แบบหม้อเดียวโดยการฉายรังสีอัลตราโซนิก
• จาง, เค.; ปาร์ค, บีเจ; เขี้ยว, เอฟเอฟเอฟ; Choi, HJ (2009): การเตรียมโซโนเคมีของโพลีเมอร์นาโนคอมโพสิต โมเลกุล 14, 2009. 2095-2110.