Lateksning sonokimyoviy sintezi
Ultratovush lateksning polimerizatsiyasi uchun kimyoviy reaktsiyani qo'zg'atadi va rag'batlantiradi. Sonokimyoviy kuchlar bilan lateks sintezi tezroq va samaraliroq bo'ladi. Hatto kimyoviy reaktsiyani boshqarish ham osonlashadi.
Sonication lateks sintezini qanday yaxshilaydi
Ultratovush suyuqliklarni tarqatish va emulsiyalash uchun o'rnatilgan va yuqori samarali usuldir. Uning noyob potentsiali nafaqat mikrometr diapazonida, balki nanometr miqyosdagi tomchilar hajmida ham emulsiya hosil qilish qobiliyatidadir. Lateks sintezida reaksiya odatda monomerlarning (masalan, polistirol uchun stirol) suvdagi emulsiyasi yoki dispersiyasi bilan boshlanadi va suvda yog' (O/W) tizimini hosil qiladi. Formulyatsiya talablariga qarab, oz miqdorda sirt faol moddalar kerak bo'lishi mumkin; ammo, yuqori quvvatli ultratovush yordamida hosil bo'lgan kuchli kesish ko'pincha shunday nozik tomchilar taqsimotini hosil qiladiki, sirt faol moddalarni minimallashtirish yoki keraksiz holga keltirish mumkin.
Sonikatsiyaning ishlash printsipi
Yuqori amplitudali ultratovush suyuqlikka kiritilganda akustik kavitatsiya paydo bo'ladi. O'zgaruvchan yuqori va past bosimli tsikllar davomida mikropufakchalar hosil bo'ladi, o'sadi va oxir-oqibat shiddat bilan qulab tushadi. Ushbu portlashlar taxminan 1000 bargacha bo'lgan vaqtinchalik bosimga ega bo'lgan lokalizatsiya nuqtalarini yaratadi va 400 km / soat tezlikka yetadigan zarba to'lqinlari va mikrojetlarni hosil qiladi [Suslick, 1998]. Bunday ekstremal sharoitlar to'g'ridan-to'g'ri tarqoq tomchilar va zarrachalarga ta'sir qiladi va samarali hajmni kamaytirish va aralashtirishga yordam beradi.
Mexanik ta'sirlardan tashqari, ultratovushli kavitatsiya ham yuqori reaktiv erkin radikallarni ishlab chiqaradi. Ushbu radikallar suvli fazada monomerlarning zanjirli polimerizatsiyasini boshlaydi. Polimer zanjirlari hosil bo'lganda, ular odatda 10-20 nm oralig'ida birlamchi zarrachalarni yadrolaydi. Bu birlamchi zarralar monomer bilan shishiradi, suvli fazada hosil bo'lgan o'sib borayotgan polimer radikallari esa mavjud zarrachalarga qo'shiladi. Yadrolanish to'xtatilgandan so'ng, zarrachalar soni doimiy bo'lib qoladi va keyingi polimerizatsiya faqat zarracha hajmini oshiradi. O'sish mavjud monomer to'liq iste'mol qilinmaguncha davom etadi va odatda diametri 50 dan 500 nm gacha bo'lgan yakuniy lateks zarralarini beradi.
Lateksni doimiy emulsifikatsiya qilish uchun ultratovushli oqim hujayra reaktori
Ultrasonik emulsifikatsiya va polimerizatsiya
Polistirol lateksni sonokimyoviy yo'l bilan sintez qilganda, zarrachalarning diametri taxminan 50 nm va molekulyar og'irligi 10⁶ g / mol dan oshiq bo'lishi mumkin. Yuqori quvvatli ultratovush yordamida hosil bo'lgan yuqori samarali emulsifikatsiya tufayli sirt faol moddalarning minimal darajalari talab qilinadi. Monomer fazasining uzluksiz ultratovushlanishi monomer tomchilari yaqinida yuqori zichlikdagi radikallarni hosil qiladi, bu polimerizatsiya jarayonida juda kichik lateks zarrachalarining shakllanishiga yordam beradi. Mexanokimyoviy polimerizatsiya ta'siridan tashqari, ultratovushli sintezning qo'shimcha afzalliklari past reaktsiya harorati, tezlashtirilgan reaksiya kinetikasi va sezilarli darajada yuqori molekulyar og'irliklarga ega yuqori sifatli lateks ishlab chiqarishni o'z ichiga oladi. Bu imtiyozlar ultratovush yordamida kopolimerizatsiya jarayonlariga ham taalluqlidir [Zhang va boshq., 2009].
Funktsional samaradorlikni yanada oshirish ZnO-kapsullangan nanolateks sintezi orqali amalga oshirilishi mumkin. Bunday gibrid zarralar, ayniqsa, yuqori korroziyaga qarshi xususiyatlarga ega. Sonawane va boshqalar. (2010), masalan, ZnO/poli(butilmetakrilat) va ZnO-PBMA/polianilin nanolateks kompozit zarralarini sonokimyoviy emulsiya polimerizatsiyasidan foydalangan holda taxminan 50 nm sintez qildi.
Hielscher yuqori quvvatli sonikatorlari sonokimyoviy reaktsiyalarni o'tkazish uchun mustahkam va samarali vositadir. Turli quvvat quvvatlari va konfiguratsiyalarga ega bo'lgan ultratovushli protsessorlarning keng portfeli muayyan jarayon talablariga va partiya yoki oqim hajmiga optimal moslashishni ta'minlaydi. Barcha jarayonlar laboratoriya miqyosida baholanishi va keyinchalik sanoat ishlab chiqarishiga chiziqli va bashorat qilinadigan tarzda kengaytirilishi mumkin. Uzluksiz oqim ishlashi uchun mo'ljallangan ultratovushli qurilmalar mavjud ishlab chiqarish liniyalariga muammosiz birlashtirilishi mumkin.
Sanoat ishlab chiqarishda lateks polimerizatsiyasi uchun inline sonication
Samarali lateks ishlab chiqarish uchun sonikatsiyadan foydalaning
Sonication lateks emulsifikatsiyasi va sintezini kuchaytirish uchun noyob kuchli va ko'p qirrali yondashuvni ta'minlaydi. Yuqori quvvatli ultratovush yordamida hosil bo'lgan kuchli kesish kuchlari va kavitatsiya effektlari juda nozik va barqaror emulsiyalarni hosil qiladi, ko'pincha sirt faol moddalarga bo'lgan ehtiyojni kamaytiradi yoki yo'q qiladi. Shu bilan birga, ultratovush sharoitida radikallarning shakllanishi polimerizatsiyani boshlaydi va tezlashtiradi, bu zarrachalarning yadrolanishi, o'sishi va yakuniy morfologiyasi ustidan aniq nazorat qilish imkonini beradi. Ushbu kombinatsiyalangan mexanokimyoviy va sonokimyoviy imtiyozlar kichikroq zarracha o'lchamlari, yuqori molekulyar og'irliklar va yaxshilangan bir xillik bilan latekslarni beradi. Bundan tashqari, ultratovushli ishlov berish reaktsiya haroratini pasaytirish, reaktsiya vaqtlarini qisqartirish va laboratoriyadan sanoat ishlab chiqarishiga ishonchli o'lchovni ta'minlaydi. Umuman olganda, sonikatsiya ham jarayon samaradorligini, ham mahsulot sifatini sezilarli darajada yaxshilaydi, bu esa uni zamonaviy lateks sintezi uchun yuqori texnologiyaga aylantiradi.
Adabiyot/Adabiyotlar
- 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
