یکی از بهترین روش های کمکی برای تولید لاتکس، استفاده از دستگاه های التراسونیک است.
در مقالات قبلی، در مورد دستگاههای التراسونیک هموژنایزر توضیحاتی ارائه شد و کاربردهای آن در برخی صنایع به صورت مختصر بیان شد. در این نوشتار قصد داریم در مورد بهبود فرایند سنتز شیمیایی لاتکس با استفاده از دستگاه های اولتراسونیک توضیحاتی ارائه نماییم.
اولتراسونیک واکنش شیمیایی پلیمریزاسیون لاتکس را میسر می‌کند. با نیروهای سونوشیمیایی، سنتز لاتکس سریعتر و کارآمدتر انجام می‌شود. حتی کنترل و مدیریت واکنش شیمیایی نیز ساده‌تر می‌شود. ذرات لاتکس به عنوان افزودنی در مواد مختلف به کار می‌روند. زمینه‌های کاربردی رایج آن استفاده به عنوان افزودنی در رنگ‌ها و پوشش‌ها، چسب‌ها و سیمان اشاره نمود.
برای پلیمریزاسیون لاتکس، امولسیون‌سازی و پخش حلال‌های اصلی در محلول واکنشی، عامل مهمی است که به‌طور قابل توجهی کیفیت پلیمر را تحت تأثیر قرار می‌دهد. التراسونیک به عنوان یک روش مؤثر و قابل اعتماد برای پخش و امولسیون‌سازی شناخته شده است. توانایی بالای التراسونیک، امکان پخش و ایجاد امولسیون نه تنها در محدوده اندازه میکرون بلکه در محدوده اندازه نانو را دارد. برای سنتز لاتکس، یک امولسیون یا دیسپرس از مونومرها، مانند پلی‌استایرن، در آب (o/w = امولسیون روغن در آب) اساس واکنش است. با توجه به نوع امولسیون، ممکن است مقدار کمی از سورفکتانت مورد نیاز باشد، اما اغلب انرژی التراسونیک توزیع قطره‌های خیلی خوبی ایجاد می‌کند به طوری که سورفکتانت لازم نیست. اگر التراسونیک با دامنه بالا به مایعات وارد شود، پدیده معروف به کاویتیشن رخ می‌دهد. مایع متلاطم و حباب‌های خلا منفجر شدهء در طی چرخه‌های فشار به طور متناوب ایجاد می‌شوند. زمانی که این حباب‌های کوچک نتوانند انرژی بیشتری جذب کنند، در طی چرخه فشار بالا منهدم می‌شوند، به طوری که فشارهای تا 1000 بار و امواج شوک و همچنین جت‌های مایع با سرعت تا 400 کیلومتر در ساعت به صورت محلی ایجاد می‌شود. [سازلیک، 1998] این نیروهای بسیار شدید، ناشی از کاویتیشن التراسونیک، بر روی ذرات و قطرات محیط تأثیر می‌گذارند. رادیکال‌های آزادی که تحت کاویتیشن التراسونیک ایجاد می‌شوند، واکنش زنجیره‌ای پلیمریزاسیون مونومرها در آب را آغاز می‌کنند. زنجیره‌های پلیمری رشد کرده و ذرات ابتدایی به اندازه تقریبی 10-20 نانومتر را تشکیل می‌دهند. ذرات ابتدایی با مونومرها بسط داده می شوند و شروع به پلیمریزاسیون در فاز آبی می‌کند. رادیکال‌های پلیمرِ رشد کرده توسط ذرات موجود به‌وسیله‌ی آنها گرفتار می‌شوند، و پلیمریزاسیون در داخل ذرات ادامه پیدا می‌کند. پس از تشکیل ذرات ابتدایی، ادامه فرآیند پلیمریزاسیون اندازه را افزایش می‌دهد اما تعداد ذرات را افزایش نمی‌دهد. رشد ادامه پیدا می‌کند تا زمانی که تمام مونومر مصرف شود. اندازه نهایی ذرات به طور معمول 50-500 نانومتر هستند.
اگر لاتکس پلی‌استایرن از طریق مسیر سونوشیمیایی سنتز شود، می‌توان به ذرات لاتکس با اندازه کوچکی حدود 50 نانومتر و وزن مولکولی بالا بیش از 106 گرم بر مول رسید. به دلیل امولسیون‌سازی موثر التراسونیک، تنها مقدار کمی از سورفکتانت لازم خواهد بود. سونیکاسیون مداوم به محلول مونومر، رادیکال‌های کافی را در اطراف قطرات مونومر ایجاد می‌کند، که منجر به تشکیل ذرات لاتکس بسیار کوچک در طول پلیمریزاسیون می‌شود. علاوه بر اثرات پلیمریزاسیون التراسونیک، مزایای این روش دمای پایین واکنش، واکنش سریعتر و کیفیت ذرات لاتکس به دلیل وزن مولکولی بالای ذرات هستند. مزایای پلیمریزاسیون با استفاده از التراسونیک نیز برای کوپلیمریزاسیون کمک‌شده با التراسونیک اعمال می‌شود. [Zhang et al. 2009]
یک قابلیت بالقوه لاتکس توسط سنتز ZnO کپسوله شده با نانولاتکس به دست می‌آید: ZnO کپسوله شده با نانولاتکس عملکرد ضدخوردگی بالایی از خود نشان می دهد. در مطالعه Sonawane و همکاران (2010)، ذرات کامپوزیت ZnO/poly(butyl methacrylate) و ZnO−PBMA/polyaniline لاتکس نانو با اندازه 50 نانومتر به وسیله پلیمریزاسیون امولسیونی سونوشیمیایی سنتز شده‌اند. دستگاههای التراسونیک با توان بالای شرکت آواپرداز ابزارهای قابل اعتماد و کارآمد برای واکنش‌های سونوشیمیایی هستند. طیف گسترده‌ای از پردازنده‌های التراسونیک با ظرفیت‌ها و تنظیمات توان مختلف اطمینان حاصل می‌کند که تنظیم بهینه را برای فرآیند و حجم خاص فراهم می‌آورد. تمام برنامه‌ها می‌توانند در آزمایشگاه ارزیابی شوند و سپس به صورت خطی به اندازه تولید مقیاس بالا بروند. ماشین‌آلات التراسونیک برای پردازش مداوم در حالت جریان می‌توانند به راحتی در خطوط تولید موجود نصب شوند.
با ما تماس بگیرید!
تیم آواپرداز با تکیه بر دانش بالا و تجربۀ بیش از 10 سال در طراحی و تولید دستگاه های التراسونیک، شما را در راه رسیدن به بالاترین کیفیت محصولات یاری می نماید. از زمان شروع تحقیقات تا رسیدن به مقیاس تولید صنعتی، در کنار شما خواهیم بود. همین الان با ما تماس بگیرید!
