Tổng hợp hóa học của Latex
Siêu âm gây ra và thúc đẩy các phản ứng hóa học cho sự trùng hợp của mủ cao su. Bởi lực sonochemical, tổng hợp mủ xảy ra nhanh hơn và hiệu quả hơn. Ngay cả việc xử lý các phản ứng hóa học trở nên dễ dàng hơn.
Các hạt Latex được sử dụng rộng rãi làm chất phụ gia cho các vật liệu khác nhau. Các lĩnh vực ứng dụng phổ biến bao gồm việc sử dụng như phụ gia trong sơn và sơn, keo và xi măng.
Đối với sự trùng hợp của mủ cao su, nhũ tương và phân tán của các giải pháp phản ứng cơ bản là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng polymer đáng kể. Siêu âm được biết đến như là phương pháp hiệu quả và đáng tin cậy để phân tán và nhũ hóa. Tiềm năng cao của Ultrasonics là khả năng tạo ra phân tán và nhũ tương không chỉ trong micron-mà còn trong phạm vi kích thước nano. Để tổng hợp Latex, một nhũ tương hoặc sự phân tán của các monome, ví dụ như polystyrene, trong nước (o/w = dầu trong nước Emulsion) là cơ sở của phản ứng. Tùy thuộc vào loại nhũ tương, một lượng nhỏ bề mặt có thể được yêu cầu, nhưng thường năng lượng siêu âm cung cấp phân phối giọt mịn như vậy để bề mặt là thừa. Nếu siêu âm với biên độ cao được đưa vào chất lỏng, hiện tượng của cái gọi là cavitation xảy ra. Các chất lỏng nổ và bong bóng chân không được tạo ra trong các chu kỳ áp suất cao xen kẽ và áp suất thấp. Khi các bong bóng nhỏ này không thể hấp thụ nhiều năng lượng hơn, chúng thấm vào trong chu kỳ áp suất cao, do đó áp suất lên đến 1000 Bar và sóng xung điện cũng như các máy bay phản lực chất lỏng lên đến 400 km/h đạt được tại địa phương. [Suslick, 1998] Những lực lượng cường độ cao, gây ra bởi cavitation siêu âm, có hiệu lực để các giọt bao quanh và các hạt. Các gốc tự do hình thành dưới siêu âm Cavitation bắt đầu trùng hợp phản ứng dây chuyền của các monome trong nước. Các chuỗi polymer phát triển và hình thành các hạt chính với kích thước xấp xỉ 10-20 nm. Các hạt chính sưng lên với monomers, và bắt đầu chuỗi polymer tiếp tục trong pha nước, phát triển các gốc polymer đang bị mắc kẹt bởi các hạt hiện có, và trùng hợp tiếp tục bên trong các hạt. Sau khi các hạt chính đã hình thành, tất cả trùng hợp hơn nữa làm tăng kích thước nhưng không phải là số lượng các hạt. Tăng trưởng tiếp tục cho đến khi tất cả các monomer được tiêu thụ. Đường kính hạt cuối cùng thường là 50-500 Nm.
Các hạt Latex được sử dụng rộng rãi làm chất phụ gia cho các vật liệu khác nhau. Các lĩnh vực ứng dụng phổ biến bao gồm việc sử dụng như phụ gia trong sơn và sơn, keo và xi măng.
Đối với sự trùng hợp của mủ cao su, nhũ tương và phân tán của các giải pháp phản ứng cơ bản là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng polymer đáng kể. Siêu âm được biết đến như là phương pháp hiệu quả và đáng tin cậy để phân tán và nhũ hóa. Tiềm năng cao của Ultrasonics là khả năng tạo ra phân tán và nhũ tương không chỉ trong micron-mà còn trong phạm vi kích thước nano. Để tổng hợp Latex, một nhũ tương hoặc sự phân tán của các monome, ví dụ như polystyrene, trong nước (o/w = dầu trong nước Emulsion) là cơ sở của phản ứng. Tùy thuộc vào loại nhũ tương, một lượng nhỏ bề mặt có thể được yêu cầu, nhưng thường năng lượng siêu âm cung cấp phân phối giọt mịn như vậy để bề mặt là thừa. Nếu siêu âm với biên độ cao được đưa vào chất lỏng, hiện tượng của cái gọi là cavitation xảy ra. Các chất lỏng nổ và bong bóng chân không được tạo ra trong các chu kỳ áp suất cao xen kẽ và áp suất thấp. Khi các bong bóng nhỏ này không thể hấp thụ nhiều năng lượng hơn, chúng thấm vào trong chu kỳ áp suất cao, do đó áp suất lên đến 1000 Bar và sóng xung điện cũng như các máy bay phản lực chất lỏng lên đến 400 km/h đạt được tại địa phương. [Suslick, 1998] Những lực lượng cường độ cao, gây ra bởi cavitation siêu âm, có hiệu lực để các giọt bao quanh và các hạt. Các gốc tự do hình thành dưới siêu âm Cavitation bắt đầu trùng hợp phản ứng dây chuyền của các monome trong nước. Các chuỗi polymer phát triển và hình thành các hạt chính với kích thước xấp xỉ 10-20 nm. Các hạt chính sưng lên với monomers, và bắt đầu chuỗi polymer tiếp tục trong pha nước, phát triển các gốc polymer đang bị mắc kẹt bởi các hạt hiện có, và trùng hợp tiếp tục bên trong các hạt. Sau khi các hạt chính đã hình thành, tất cả trùng hợp hơn nữa làm tăng kích thước nhưng không phải là số lượng các hạt. Tăng trưởng tiếp tục cho đến khi tất cả các monomer được tiêu thụ. Đường kính hạt cuối cùng thường là 50-500 Nm.
Lò phản ứng tế bào dòng siêu âm cho phép xử lý liên tục.
Nếu polystyrene mủ được tổng hợp qua tuyến sonochemical, các hạt Latex có kích thước nhỏ 50 nm và trọng lượng phân tử cao hơn 106 g/Mol có thể đạt được. Do nhũ tương siêu âm hiệu quả, chỉ cần một lượng nhỏ bề mặt. Ultrasonication liên tục áp dụng cho các giải pháp monomer tạo ra đủ các gốc tự do xung quanh các giọt monomer, dẫn đến các hạt mủ rất nhỏ trong quá trình trùng hợp. Bên cạnh các hiệu ứng trùng hợp siêu âm, các lợi ích khác của phương pháp này là nhiệt độ phản ứng thấp, trình tự phản ứng nhanh hơn và chất lượng của các hạt mủ do trọng lượng phân tử cao của các hạt. Những lợi thế của trùng hợp siêu âm cũng áp dụng cho copolymerization ultrasonically hỗ trợ. [Zhang et al. 2009]
Một tác dụng tiềm năng của Latex đạt được bằng cách tổng hợp ZnO đóng gói nanolatex: Các ZnO gói nanolatex cho thấy hiệu suất chống ăn mòn cao. Trong nghiên cứu của Sonawane et al. (2010), ZnO/Poly (butyl Methacrylate) và ZnO − PBMA/polyaniline nanolatex các hạt composite 50 nm đã được tổng hợp bằng sự trùng hợp của nhũ tương sonochemical.
Hielscher Ultrasonics thiết bị siêu âm công suất cao là công cụ đáng tin cậy và hiệu quả cho NULL Phản ứng. Một loạt các bộ vi xử lý siêu âm với năng lực và thiết lập điện khác nhau đảm bảo cung cấp cấu hình tối ưu cho quy trình và khối lượng cụ thể. Tất cả các ứng dụng có thể được đánh giá trong phòng thí nghiệm và sau đó thu nhỏ đến kích thước sản xuất, linearly. Máy siêu âm để xử lý liên tục trong chế độ dòng chảy có thể dễ dàng trang bị thêm vào dây chuyền sản xuất hiện có.
Một tác dụng tiềm năng của Latex đạt được bằng cách tổng hợp ZnO đóng gói nanolatex: Các ZnO gói nanolatex cho thấy hiệu suất chống ăn mòn cao. Trong nghiên cứu của Sonawane et al. (2010), ZnO/Poly (butyl Methacrylate) và ZnO − PBMA/polyaniline nanolatex các hạt composite 50 nm đã được tổng hợp bằng sự trùng hợp của nhũ tương sonochemical.
Hielscher Ultrasonics thiết bị siêu âm công suất cao là công cụ đáng tin cậy và hiệu quả cho NULL Phản ứng. Một loạt các bộ vi xử lý siêu âm với năng lực và thiết lập điện khác nhau đảm bảo cung cấp cấu hình tối ưu cho quy trình và khối lượng cụ thể. Tất cả các ứng dụng có thể được đánh giá trong phòng thí nghiệm và sau đó thu nhỏ đến kích thước sản xuất, linearly. Máy siêu âm để xử lý liên tục trong chế độ dòng chảy có thể dễ dàng trang bị thêm vào dây chuyền sản xuất hiện có.
thiết bị siêu âm UP200S
Văn học / Tài liệu tham khảo
- Ooi, S. K.; Biggs, S. (2000): khởi đầu siêu âm của tổng hợp cao su polystyrene. Ultrasonics Sonochemistry 7, 2000. 125-133.
- Sonawane, S. H.; Teo, B. M.; Brotchie, A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M. (2010): tổng hợp Sonochemical của ZnO đóng gói chức năng Nanolatex và hiệu suất chống ăn mòn của nó. Công nghiệp & Kỹ thuật hóa học nghiên cứu 19, 2010. 2200-2205.
- Suslick, K. S. (1998): bách quốc của công nghệ hóa học Kirk-Othmer; Ed. J. Wiley thứ 4 & Sons: New York, Vol. 26, 1998. 517-541.
- Teo, B. M..; Ashokkumar, M.; Grieser, F. (2011): sự trùng hợp hóa Sonochemical của mininhũ tương trong các chất lỏng hữu cơ/nước. Vật lý hóa học hoá lý 13, 2011. 4095-4102.
- Teo, B. M..; Trần, F.; Hatton, T. A.; Grieser, F.; Ashokkumar, M.; (2009): tiểu thuyết một-Pot tổng hợp của magnetit cao su hạt nano bằng siêu âm chiếu xạ.
- Zhang, K.; Công viên, BJ; Fang, F.F.; Choi, H. J. (2009): chuẩn bị Sonochemical của polymer nanocomposites. Phân tử 14, 2009. 2095-2110.