Восъчни емулсии с мощен ултразвук
Когато восъкът се диспергира като нано капчици с много хомогенно разпределение, се получават стабилни восъчни емулсии. Ултразвуковите хомогенизатори генерират високи сили на срязване и са надеждни и здрави системи за производство на стабилни восъчни нано-емулсии. Хомогенизаторите на Hielscher Ultrasonics с висока степен на срязване осигуряват превъзходни емулсии за различни индустрии.
Ултразвукови восъчни емулсии
Ултразвуково генерираните високи сили на срязване доставят необходимата енергия за производство на наноразмерни восъчни емулсии, например стабилни парафинови восъчни наноемулсии.
Субмикронните и нано емулсиите и дисперсиите могат да бъдат формулирани с помощта на комбинация от различни восъци, за да се получи превъзходен продукт с много високи функционалности (напр. смазване, водоустойчивост, устойчивост на надраскване и др.).
Високите сили на срязване на ултразвуковите хомогенизатори позволяват да се произвеждат стабилни, готови за употреба восъчни формулировки с частици в равновесие. Ултразвуковата емулгификация води до наноразмерни частици и равномерно разпределение.
Индустриална ултразвукова проточна система за производство на восъчни емулсии.
- много малки размери на капчици с по-малко от 100 nm
- стабилни емулсии
- удължен срок на годност (механична стабилност)
- По-висока ефикасност
- прецизен контрол на процеса
Ултразвукова парафинова воскова наноемулсия
Как да приготвим стабилна емулсия от парафинов восък
Восъчната емулсия с наноразмер е формулирана от разтопен парафинов восък (като маслена фаза), дестилирана вода и анионен SDS като повърхностно активно вещество. За да се образува груба предварителна смес, восъкът, водата и повърхностноактивното вещество се хомогенизират с помощта на магнитна бъркалка при 1000 об / мин. Следователно, повърхностноактивното вещество (концентрация 10 mg/ml емулсия) и водата се смесват в чаша и топлина до приблизително 65–70ºC. След това парафинът се добавя по капки, като се поддържа обемна част от 0,2 маслена фаза при магнитно разбъркване.
След пълно добавяне на парафиновия восък, едро предварително смесената емулсия е ултразвуков настолен хомогенизатор UIP1000hdT (1000W, 20kHz) за около 15 мин. Процесът на ултразвукова емулгиране води до нано восъчна емулсия с много висока стабилност.
Прочетете повече за парафиновата емулсия с помощта на ултразвук!
Ултразвукови наноемулсии, приготвени с Hielscher UP400St
повърхностноактивни вещества
Восъчните емулсии могат да бъдат стабилизирани или чрез стеричен механизъм (с помощта на нейонни емулгатори), или чрез електростатичен механизъм (с помощта на йонни емулгатори, най-често анионни). Комбинирането на анионни и нейонни емулгатори осигурява на емулсията оптимална стабилност, тъй като восъчните частици са защитени чрез двата стабилизиращи механизма. Това се нарича електростеричен стабилизиращ механизъм.
За емулгиране на восъци могат да се използват различни емулгатори или повърхностноактивни вещества, които могат да бъдат анионни, катионни или нейонни. Най-често използваните повърхностноактивни вещества са етоксилатите на мастния алкохол като нейоногенни повърхностноактивни вещества, тъй като те предлагат изключителна стабилност срещу твърда вода, рН-шокове и електролити. За други специфични характеристики на материала се използват различни други, например анионни повърхностноактивни вещества за по-добра хидрофобност или катионни повърхностноактивни вещества за по-добра адхезия.
Забележка: Колкото по-малки са капчиците, толкова повече повърхностноактивно вещество е необходимо за покриване на повърхността на капката, тъй като съотношението V/S на сферите е следното: S/V = 3/R. За всяко увеличение, x*l или x*r по дължина или радиус, увеличението на повърхността е x на квадрат (x2) и увеличението на обема x се натрупва на куб (x3).
Формулиране с восъчни емулсии и дисперсии
Ултразвуковите хомогенизатори се използват не само за образуване на восъчни емулсии / дисперсии – Те се използват за обработка на восъчните емулсии в по-нататъшни стъпки за включване на емулсията като добавка в крайния продукт (напр. покрития, лакове, бои, козметика и др.).
Ултразвукови хомогенизатори за стабилни восъчни емулсии
Hielscher Ultrasonics е световноизвестен доставчик на високомощни ултразвукови хомогенизатори. Нашите ултразвукови апарати могат да бъдат намерени по целия свят като надеждни и здрави “Работни коне” в химическата, фармацевтичната, козметичната и хранително-вкусовата промишленост. Ултразвуковите апарати от индустриален клас на Hielscher са в състояние да доставят непрекъснато много високи амплитуди до 200 μm (и по-високи при поискване), за да генерират интензивна кавитация и високо срязване. В резултат на това се получават ултрафини наноемулсии и дисперсии с много тясно разпределение на частиците. Нашите мощни ултразвукови системи ви помагат да получите превъзходно качество на вашите восъчни формулировки.
Здравината на ултразвуковите уреди Hielscher позволява 24/7 работа при тежки натоварвания и в взискателни среди.
Сондов ултразвуков уред UP400St за приготвяне на стабилни восъчни емулсии.
| Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|
| 1 до 500 мл | 10 до 200 мл/мин | UP100H |
| 10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 до 20L | 0.2 до 4 л/мин | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10 л/мин | UIP4000hdT |
| 15 до 150L | 3 до 15 л/мин | UIP6000hdT |
| Н.А. | 10 до 100 л/мин | UIP16000hdT |
| Н.А. | Голям | Клъстер от UIP16000hdT |
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Мощен 1,5kW ултразвуков хомогенизатор UIP15000hdT с проточна клетка за вградена емулгиране.
Литература / Препратки
- Salla Puupponen, Ari Seppälä, Olli Vartia, Kari Saari, Tapio Ala-Nissilä (2015): Preparation of paraffin and fatty acid phase changing nanoemulsions for heat transfer. Thermochimica Acta, Volume 601, 2015. 33-38.
- Behrend, O.; Ax, K.; Schubert, H. (2000): Influence of continuous phase viscosity on emulsification by ultrasound. Ultrason Sonochem. 7(2), 2000. 77-85.
- Hosseini S.; Tarzi B. G.; Gharachorloo M.; Ghavami M.; Bakhoda H. (2015): Optimization on the Stability of Linseed Oil-in-Water Nanoemulsions Generated by Ultrasonic Emulsification Using Response Surface Methodology (RSM). Orient J Chem 31(2), 2015.
Факти, които си струва да знаете
Какво е восък? За какво се използват восъците?
Восъците се определят като разнообразен клас органични съединения, които са хидрофобни, ковки твърди вещества при температури близки до околната среда. Восъците са съставени от различни компоненти, включително въглеводороди (нормални или разклонени алкани и алкени), кетони, дикетони, първични и вторични алкохоли, алдехиди, стеролови естери, алканови киселини, терпени (сквален) и моноестери (восъчни естери). Химичният състав на восъците е сложен и варира, но като цяло восъците съдържат относително висок дял алкани, а въглеводородите имат дълги или много дълги въглеродни вериги (от 12 до около 38 въглеродни атома). Те са твърди в широк температурен диапазон (точка на синтез между 60°C и 100°C). Когато се разтопят, те се превръщат в течност с нисък вискозитет.
Те се характеризират със своята неразтворимост във вода, но разтворимост в органични, неполярни разтворители. Восъците могат да бъдат разграничени в естествени (растителни, животински), полусинтетични и синтетични восъци.
За търговското производство на восъци суровият петрол е основният източник.
Двата най-важни вида петролен восък са парафин и микрокристални восъци:
Парафинови восъци най-вече се отличава с бяла, без мирис, вкус, восъчна твърда консистенция, с типична точка на топене между 46°C и 68°C (115°F и 154°F) и плътност от приблизително 900 kg/m3. Той има макрокристална структура и е неразтворим във вода, но разтворим в етер, бензол и някои естери. Парафиновите восъци се извличат от суров нефт и съдържат между 20 и 40 въглеродни атома.
Микрокристален восък, известен също като вазелин, се използва за разнообразни приложения поради своята миризма, цвят, съдържание на масло, консистенция и свойство за свързване на маслото.
α-олефинови восъци са синтетично получени от етилен чрез синтез на Fischer-Tropsch с катализатор на Ziegler-Natta или чрез олигомеризация на етилен. Алфа-олефиновите восъци се използват най-често в добавки за смазочни масла, PVC смазочни материали, свещи, химикали за сондиране на масла и козметика.
Полиетиленов восък (PE-WAX) е полиетилен с ултра ниско молекулно тегло (ULMWPE), състоящ се от вериги от етиленов мономер. полипропиленов восък (PP-WAX) е синтетична, кристална нискомолекулна смола.
Както олетиленовите, така и полипропиленовите восъци са хомополимери и се използват главно за формулиране на оцветители за пластмаси.
Съполимерни восъци като производни на етилен винил ацетат (EVA) и етилен акрилова киселина (EAA) са широко разпространени във формулировките на покритията, например метални базови покрития.
Восъците и восъчните добавки се използват широко за придаване на смазване/приплъзване на продукта, реология, устойчивост на абразия, антиблокиране/бариера, полиране или матиране, устойчивост на окисляване и/или водоотблъскване.
Восъците са широко използван компонент в много индустрии, като например в производството на химикали (напр. фини & специална химия), покрития, бои & мастила, добавки & модификатори, лепила, пластмаси & PVC, гуми & гуми, строителство & сгради, термостатични контролни устройства, опаковки, храни и козметика.
Естествени восъци:
- Животински восъци: пчелен восък, ланолин, лой, шеллак, спермацет
- Растителни восъци: карнауба, канделила, соя, рициново, оризови трици, дафинови боровинки, жожоба и др.
Минерални восъци:
- Изкопаеми восъци: Церезин, Монтан, Озокерит, Торфен восък
- Петролни восъци: парафин, микрокристални восъци, например вазелин
Синтезирани восъци:
Синтетични восъци: етиленови полимери, например полиетилен & полиолни етер-естери; полиолефинови восъци; амидни восъци на мастни киселини; хлорирани нафталини; въглеводороден тип, например Fischer-Tropsch.
Какво е восъчна емулсия?
Восъчната емулсия / восъчна дисперсия е стабилна смес от един или няколко восъка във вода. Тъй като восъците и водните течности обикновено не се смесват, за да се образува стабилна восъчна емулсия, са необходими повърхностноактивни вещества и сложен процес на смесване, например мощен ултразвук. Правилно казано, восъчната емулсия трябва да се нарече восъчна дисперсия, тъй като восъците са твърди при стайна температура. Но тъй като восъчните емулсии / дисперсии се приготвят с разтопени восъци, термините “емулгиране” и “восъчна емулсия” най-често се използват за формулировки на воден восък, докато терминът “Восъчна дисперсия” най-вече описва формула на восък на основата на разтворител.
емулсия
Емулсията е течност в течна дисперсия на две или повече несмесващи се течности.
Емулсията може да се появи в различни видове: без о/о, о/ж, без о/ж, с
Видът на емулсията (без или о/б) може да се изследва чрез тест за разреждане. Емулсията може да се разрежда само с непрекъсната / външна фаза. Друг метод за идентифициране на типа емулсия е чрез тестване на проводимостта. Йонните o/w емулсии не провеждат, докато o/w емулсиите провеждат електрически ток.
За използването на CoCl2 тест за филтърна хартия, филтърната хартия е импрегнирана с CoCl2 и сушени (син цвят). Цветът на CoCl2 Филтърната хартия става розова, когато се добави емулсия.
Hielscher Ultrasonics произвежда високоефективни ултразвукови хомогенизатори от лаборатория да индустриален размер.