Lateksning sonokimyoviy sintezi

Ultratovush lateksning polimerlanishi uchun kimyoviy reaksiyani boshlaydi va jadallashtiradi. Sonokimyoviy kuchlar taʼsirida lateks sintezi tezroq va samaraliroq kechadi. Hatto kimyoviy reaksiyani boshqarish ham osonlashadi.

Ultratovush bilan ishlov berish lateks sintezini qanday yaxshilaydi

Ultratovush suyuqliklarni disperslash va emulsiyalashning amaliyotda tasdiqlangan, juda samarali usulidir. Uning noyob imkoniyati nafaqat mikrometr diapazonidagi, balki tomchilari nanometr oʻlchamidagi emulsiyalarni ham hosil qila olishidadir. Lateks sintezida reaksiya odatda monomerlarning (masalan, polistirol uchun stirolning) suvdagi emulsiyasi yoki dispersiyasidan boshlanib, suvdagi moy (O/W) tizimini hosil qiladi. Tarkibga qoʻyiladigan talablarga qarab, oz miqdorda sirt faol modda kerak boʻlishi mumkin; biroq yuqori quvvatli ultratovush hosil qiladigan kuchli siljish koʻpincha tomchilarning shunchalik mayda oʻlchamlar boʻyicha taqsimlanishini taʼminlaydiki, sirt faol moddalar miqdorini eng kam darajaga tushirish yoki ularga ehtiyojni yoʻqotish mumkin boʻladi.

Ultratovush bilan ishlov berishning ishlash prinsipi

Suyuqlikka yuqori amplitudali ultratovush kiritilganda akustik kavitatsiya yuz beradi. Navbatma-navbat almashinadigan yuqori va past bosimli sikllar davomida mikropufakchalar hosil boʻladi, oʻsadi va oxir-oqibat shiddat bilan qulaydi. Bu ichkariga qulashlar vaqtinchalik bosimi taxminan 1000 bar gacha yetadigan mahalliy yuqori haroratli nuqtalarni hosil qiladi hamda zarba toʻlqinlari va tezligi 400 km/h gacha yetadigan mikrooqimlarni yuzaga keltiradi [Suslick, 1998]. Bunday ekstremal sharoitlar disperslangan tomchilar va zarrachalarga bevosita taʼsir qilib, ularning oʻlchamini samarali kichraytirish va aralashtirishga yordam beradi.
Mexanik taʼsirlardan tashqari, ultratovush kavitatsiyasi reaksiyaga kirishish qobiliyati juda yuqori boʻlgan erkin radikallarni ham hosil qiladi. Bu radikallar suvli fazadagi monomerlarning zanjirli reaksiya orqali polimerlanishini boshlaydi. Polimer zanjirlari hosil boʻlishi bilan ular odatda 10–20 nm diapazonidagi birlamchi zarrachalarning yadrolanishiga sabab boʻladi. Bu birlamchi zarrachalar monomerni yutib shishadi, suvli fazada hosil boʻladigan oʻsib boruvchi polimer radikallari esa mavjud zarrachalar tarkibiga qoʻshiladi. Yadrolanish toʻxtagach, zarrachalar soni oʻzgarmaydi va keyingi polimerlanish faqat zarrachalar oʻlchamini oshiradi. Oʻsish mavjud monomer toʻliq sarflanguncha davom etib, odatda diametri 50 dan 500 nm gacha boʻlgan yakuniy lateks zarrachalarini hosil qiladi.

Ultratovushli emulsiyalash va polimerlanish

Polistirol lateksi sonokimyoviy usul bilan sintez qilinganda, taxminan 50 nm gacha kichik zarracha diametrlariga va 10⁶ g/mol dan yuqori molekulyar massalarga erishish mumkin. Yuqori quvvatli ultratovush hosil qiladigan juda samarali emulsiyalash tufayli sirt faol moddalar faqat juda oz miqdorda talab etiladi. Monomer fazasiga uzluksiz ultratovush bilan ishlov berish monomer tomchilari yaqinida radikallarning yuqori zichligini hosil qiladi, bu esa polimerlanish davomida nihoyatda kichik lateks zarrachalari shakllanishiga yordam beradi. Mexanokimyoviy polimerlanish taʼsirlaridan tashqari, ultratovushli sintezning qoʻshimcha afzalliklariga pastroq reaksiya haroratlari, tezlashgan reaksiya kinetikasi va molekulyar massalari sezilarli darajada yuqori boʻlgan sifatli lateks ishlab chiqarish kiradi. Bu afzalliklar ultratovush yordamida amalga oshiriladigan sopolimerlanish jarayonlariga ham xuddi shunday taalluqlidir [Zhang et al., 2009].
ZnO inkapsulyatsiyali nanolateks sintezi orqali funksional xususiyatlarni yanada yaxshilash mumkin. Bunday gibrid zarrachalar korroziyaga qarshi sezilarli darajada yuqori xususiyatlarni namoyon etadi. Masalan, Sonawane et al. (2010) sonokimyoviy emulsion polimerlanish yordamida oʻlchami taxminan 50 nm boʻlgan ZnO/poly(butyl methacrylate) va ZnO–PBMA/polyaniline nanolateks kompozit zarrachalarini sintez qilgan.
Hielscher yuqori quvvatli ultratovush qurilmalari sonokimyoviy reaksiyalarni amalga oshirish uchun mustahkam va samarali vositalardir. Turli quvvat darajalari va konfiguratsiyalarga ega ultratovush protsessorlarining keng assortimenti muayyan jarayon talablariga hamda partiya hajmlariga yoki oqim orqali qayta ishlanadigan hajmlarga optimal moslashishni taʼminlaydi. Barcha jarayonlarni laboratoriya miqyosida baholash va keyinchalik chiziqli hamda oldindan bashorat qilinadigan tarzda sanoat ishlab chiqarishi miqyosigacha kengaytirish mumkin. Uzluksiz oqimda ishlash uchun moʻljallangan ultratovush qurilmalarini mavjud ishlab chiqarish liniyalariga muammosiz integratsiya qilish mumkin.

Lateksni samarali ishlab chiqarish uchun ultratovush bilan ishlov berishdan foydalaning

Ultratovush bilan ishlov berish lateksni emulsiyalash va sintez qilishni yaxshilash uchun oʻziga xos kuchli va koʻp qirrali yondashuvni taqdim etadi. Yuqori quvvatli ultratovush hosil qiladigan kuchli siljish kuchlari va kavitatsiya taʼsirlari nihoyatda mayda tomchili va barqaror emulsiyalarni hosil qilib, koʻpincha sirt faol moddalarga boʻlgan ehtiyojni kamaytiradi yoki yoʻqotadi. Shu bilan birga, ultratovush sharoitida radikallarning hosil boʻlishi polimerlanishni boshlaydi va tezlashtiradi, bu esa zarrachalarning yadrolanishi, oʻsishi va yakuniy morfologiyasini aniq nazorat qilish imkonini beradi. Ushbu mexanokimyoviy va sonokimyoviy afzalliklarning birgalikdagi taʼsiri zarrachalari kichikroq, molekulyar massalari yuqoriroq va bir xilligi yaxshiroq boʻlgan latekslarni hosil qiladi. Bundan tashqari, ultratovush bilan ishlov berish pastroq reaksiya haroratlari, qisqaroq reaksiya vaqtlari hamda laboratoriyadan sanoat ishlab chiqarishigacha miqyosni ishonchli kengaytirish imkonini beradi. Umuman olganda, ultratovush bilan ishlov berish jarayon samaradorligini ham, mahsulot sifatini ham sezilarli darajada yaxshilab, uni zamonaviy lateks sintezi uchun ustun texnologiyaga aylantiradi.

Adabiyotlar/Manbalar

• Luo Y.D., Dai C.A., Chiu W.Y. (2009): P(AA-SA) latex particle synthesis via inverse miniemulsion polymerization-nucleation mechanism and its application in pH buffering. Journal of Colloid Interface Science 2009 Feb 1;330(1):170-4.
• Sonawane, S. H.; Teo, B. M.; Brotchie, A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M. (2010): Sonochemical Synthesis of ZnO Encapsulated Functional Nanolatex and its Anticorrosive Performance. Industrial & Engineering Chemistry Research 19, 2010. 2200-2205.
• Oliver Pankow, Gudrun Schmidt-Naake (2009): In Situ Synthesis of Mg/Si Polymer Composites via Emulsion Polymerization. Macro-Molecular Materials and Engineering, Volume291, Issue 11, November 9, 2006. 1348-1357.
• Teo, B. M..; Chen, F.; Hatton, T. A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M.; (2009): Novel one-pot synthesis of magnetite latex nanoparticles by ultrasonic irradiation. Langmuir 25(5):2593-5