Как да смесваме лакове с нанопълнители

Производството на лак изисква мощно оборудване за смесване, което може да се справи с наночастици и пигменти, които трябва да бъдат равномерно диспергирани във формулировката. Ултразвуковите хомогенизатори са високоефективна и надеждна техника за диспергиране, която осигурява хомогенно разпределение на наночастиците в полимери.

Производство на лак с високоефективни ултразвукови миксери

Лакът се описва като прозрачно прозрачно твърдо защитно покритие или филм, който е формулиран от смоли (напр. Акрил, полиуретан, алкид, шеллак), изсушаващо масло, метална сушилня и летливи разтворители (напр. Нафта, минерален спирт или разредител). Когато лакът изсъхне, съдържащият се в него разтворител се изпарява, а останалите съставки се окисляват или полимеризират, за да образуват траен прозрачен филм. Лаковете се използват най-вече като защитни покрития за дървени повърхности, картини и различни декоративни предмети, докато UV втвърдяващите лакове се използват в автомобилни покрития, козметика, храни, наука и други отрасли.

Ултразвукова дисперсия на нано-силициев диоксид в лак

Често срещан пример за ултразвукова диспергиране е включването на колоидни силициеви диоксиди, които обикновено се добавят за даване на лакове тиксотропни свойства.
Например, полиетеримидният лак, напълнен с наносилициев диоксид, показва увеличен живот до тридесет пъти по-висок от стандартния. Нано-силициевият диоксид подобрява свойствата на лака като електрическата проводимост, диелектричните му силни страни DC и AC и силата на свързване. Следователно ултразвуковите разпръсквачи се използват широко за производството на електропроводими покрития.
Други силикатни минерали, воластонит, талк, слюда, каолин, фелдшпат и нефелин сиенит са евтини пълнители и широко използвани като така наречените удължителни пигменти, които се добавят за промяна на реологията (вискозитета), стабилността на утаяването и якостта на филма в покритията.

Изследвания доказано превъзходство на ultrasonicators за Nanofiller дисперсия

Monteiro et al. (2014) сравняват общите технологии за разпръскване – а именно ротор-статор миксер, Cowles работно колело, и ултразвукова сонда-тип диспергер – по отношение на тяхната ефективност при диспергиране на титанов диоксид (TiO2, анатаза). Ultrasonication разкри, че е най-ефективният за разпръскване на наночастици във вода, използвайки конвенционален Na-PAA полиелектролит, и превъзхожда смесване с ротор-статор или Cowles работно колело значително.
Подробности за изследването: Различни техники за дисперсия бяха сравнени, за да се идентифицират най-ефективните при създаването на добре деагломерирана нано-TiO2 водна суспензия. Натриевата сол на полиакриловата киселина (Na-PAA), традиционно използвана в промишлеността за водни дисперсии на TiO2, се използва като референтен дисперсант. Фиг. 1 показва обемните разпределения на размера на частиците (PSD), получени с помощта на диспергатор на Cowles (30 минути при 2000 оборота в минута), смесител ротор-статор (30 минути при 14000 оборота в минута) и ултразвук тип сонда (Hielscher UIP1000hdT, 2 мин при 50% амплитуда). “С помощта на диспергатора на Cowles размерите на частиците са в три различни диапазона: 40–100 nm, 350–1000 nm и 1200–4000 nm. По-големите агломерати ясно доминират в разпределението, показвайки, че тази техника е неефективна. Роторът-статор също осигурява незадоволителни резултати, независимо от наночастиците, които се добавят наведнъж или постепенно по време на смесването. Основната разлика, наблюдавана в резултата на Cowles, е свързана с изместването на средния връх към по-високия размер на частиците, частично сливайки се с най-десния връх. От друга страна, използването на ултразвук дава много по-добър резултат, с тесен пик, центриран при 0,1 nm и два много по-малки в диапазоните 150-280 nm и 380-800 nm.”

Разпределение на размера на частиците на нано-TiO2 водни дисперсии (10mgmL−1, pH = 9), приготвени с помощта на различни техники за дисперсия. Ultrasonication дава най-малките TiO2 наночастици и най-тесните криви на намаляване на размера на частиците. Когато се използва дисперсант (Na-PAA), съотношението към нано-TiO2 е 1: 1.
(проучване и графика: © Monteiro et al., 2014)

Изсушен на спрей TiO2 преди и след ултразвуково фрезоване

Този резултат се съгласява с работата на Sato et al. (2008), отчитане на по-добри резултати с ултразвук, отколкото с други техники за диспергиране на наноразмерни TiO2 частици във вода. Ударните вълни, създадени от акустична / ултразвукова кавитация, водят до силно интензивни сблъсъци между частиците и ефективно фрезоване и деагломерация на частици до еднородни наномащабни фрагменти.
(срв. Monteiro et al., 2014)

Високоефективни ултразвукови хомогенизатори за производство на лакове

Когато наночастици и нанопълнители се използват в промишлени производствени процеси като производството на лакове и покрития, сухият прах трябва да бъде хомогенно смесен в течна фаза. Дисперсията на наночастиците изисква надеждна и ефективна техника на смесване, която прилага достатъчно енергия за разбиване на агломерати, за да разгърне качествата на наномащабните частици. Ultrasonicators са добре известни като мощни и надеждни диспергери, поради което се използва за деагломериране и разпространение на различни материали като силициев диоксид, нанотръби, графен, минерали и много други материали хомогенно в течна фаза като смоли, епоксиди и пигмент майстор партиди. Hielscher Ultrasonics проектира, произвежда и разпространява високопроизводителни ултразвукови разпръсквачи за всякакъв вид хомогенизация и деагломерационни приложения.
Когато става въпрос за производството на нано-дисперсии, прецизен контрол на ултразвук и надеждна ултразвукова обработка на суспензията от наночастици са от съществено значение, за да се получат високоефективни продукти. Hielscher Ultrasonics' процесори ви дават пълен контрол върху всички важни параметри на обработка като входяща енергия, ултразвукова интензивност, амплитуда, налягане, температура и време на задържане. По този начин можете да регулирате параметрите до оптимизирани условия, което впоследствие води до висококачествена нанодисперсия като наносилициев диоксид или нано-TiO2 суспензии.

За всеки обем/капацитет: Hielscher предлага ultrasonicators и широка гама от аксесоари. Това позволява конфигурирането на идеалната ултразвукова система за вашето приложение и производствен капацитет. От малки флакони, съдържащи няколко милилитра, до големи обеми на хиляди галони на час, Hielscher предлага подходящо ултразвуково решение за вашия процес.
Висок вискозитет: Ултразвуковите вградени системи лесно обработват пастообразни формулировки, например пигментни главни партиди, където пигментът се смесва при високо натоварване на частиците равномерно в смес от пластификатор, мономер и полимер.
Стабилност: Нашите ултразвукови системи са здрави и надеждни. Всички Hielscher ultrasonicators са построени за 24/ 7 / 365 работа и изискват много малко поддръжка.
Удобството: Разработен софтуер на нашите ултразвукови устройства позволява предварителна селекция и спестяване на настройки за ултразвук за проста и надеждна ултразвук. Интуитивното меню е лесно достъпно чрез цифров цветен сензорен дисплей. Дистанционното управление на браузъра ви позволява да работите и да следите през всеки интернет браузър. Автоматичното записване на данни запазва параметрите на процеса на всеки звуков процес на вградена SD-карта.
Отлична енергийна ефективност: В сравнение с алтернативните технологии за дисперсия, ултразвуковите апарати Hielscher превъзхождат с изключителна енергийна ефективност и отлични резултати при разпределението на размера на частиците.
Високо качество & Стабилност: Hielscher ултразвукови са признати за тяхното качество, надеждност и здравина. Hielscher Ultrasonics е сертифицирана по ISO компания и поставя специален акцент върху високопроизводителните ултразвукови апарати, включващи най-съвременни технологии и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите апарати Hielscher са CE съвместими и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.

Таблицата по-долу дава индикация за приблизителната капацитет за преработка на нашите ultrasonicators: