Emulzije voska sa Power Ultrasonics
Kada se vosak disperguje kao nano kapljice sa vrlo homogenom distribucijom, dobija se stabilna emulzija voska. Ultrazvučni homogenizatori stvaraju velike sile smicanja i pouzdani su i robusni sistemi za proizvodnju stabilnih nanoemulzija voska. Hielscher Ultrasonics homogenizatori visokog smicanja daju vrhunske emulzije za različite industrije.
Ultrazvučne emulzije voska
Ultrazvučno generirane velike sile smicanja daju potrebnu energiju za proizvodnju voštanih emulzija nano veličine, npr. stabilne nanoemulzije parafinskog voska.
Submikronske i nano emulzije i disperzije mogu se formulisati upotrebom kombinacije različitih voskova kako bi se dobio vrhunski proizvod sa vrlo visokim funkcijama (npr. podmazivanje, otpornost na vodu, otpornost na ogrebotine itd.).
Visoke sile smicanja ultrazvučnih homogenizatora omogućavaju da se proizvedu stabilne formulacije voska spremne za upotrebu sa česticama u ravnoteži. Ultrazvučna emulzifikacija rezultira česticama nano veličine i ujednačenom distribucijom.
Industrijski ultrazvučni protočni sistem za proizvodnju voštanih emulzija.
- veoma male veličine kapljica sa manje od 100nm
- stabilne emulzije
- produženi rok trajanja (mehanička stabilnost)
- veću efikasnost
- precizna kontrola procesa
Nanoemulzija ultrazvučnog parafinskog voska
Kako pripremiti stabilnu emulziju parafinskog voska
Voštana emulzija nano veličine je formulisana od rastopljenog parafinskog voska (kao uljne faze), destilovane vode i anjonskog SDS kao surfaktanta. Da bi se formirala gruba predsmeša, vosak, voda i surfaktant se homogenizuju pomoću magnetne mešalice na 1000 o/min. Stoga se surfaktant (koncentracija 10 mg/ml emulzije) i voda pomiješaju u čaši i zagriju na cca. 65–70ºC. Zatim se parafinski vosak dodaje kap po kap držeći 0,2 volumne frakcije uljne faze uz magnetno miješanje.
Nakon potpunog dodavanja parafinskog voska, dobija se grubo izmiješana emulzija sonicirano ultrazvučnim stolnim homogenizatorom UIP1000hdT (1000W, 20kHz) za cca. 15 min. Proces ultrazvučne emulzifikacije rezultira nano voštanom emulzijom sa vrlo visokom stabilnošću.
Pročitajte više o emulziji parafinskog voska pomoću sonikacije!
Ultrazvučne nano-emulzije pripremljene sa Hielscher UP400St
surfaktanti
Voštane emulzije se mogu stabilizovati ili steričkim mehanizmom (koristeći nejonske emulgatore) ili elektrostatičkim mehanizmom (koristeći jonske emulgatore, najčešće anionske). Kombinacija anjonskih i nejonskih emulgatora daje emulziji optimalnu stabilnost jer su čestice voska zaštićene kroz oba mehanizma stabilizacije. Ovo se naziva mehanizmom elektrosterične stabilizacije.
Za emulgiranje voskova mogu se koristiti različiti emulgatori ili surfaktanti, koji mogu biti anjonski, kationski ili nejonski. Najčešće korišteni surfaktanti su etoksilati masnog alkohola kao nejonski tenzidi jer nude izvanrednu stabilnost protiv tvrde vode, pH-šokova i elektrolita. Za druge specifične karakteristike materijala koriste se razne druge, npr. anjonski tenzidi za bolju hidrofobnost ili kationski surfaktanti za bolju adheziju.
Napomena: Što su kapljice manje, potrebno je više surfaktanta da pokrije površinu kapljice jer je V/S odnos sfera sljedeći: S/V = 3/R. Za bilo koje povećanje, x*l ili x*r dužine ili polumjera, povećanje površine je x na kvadrat (x2) i povećanje volumena x je kubirano (x3).
Formulisanje sa voštanim emulzijama i disperzijama
Ultrazvučni homogenizatori se ne koriste samo za formiranje voštanih emulzija / disperzija – koriste se za obradu voštanih emulzija u daljnjim koracima kako bi se emulzija ugradila kao aditiv u konačni proizvod (npr. premazi, lakovi, boje, kozmetika itd.).
Ultrazvučni homogenizatori za teške uslove rada za stabilne voštane emulzije
Hielscher Ultrasonics je svjetski poznati dobavljač ultrazvučnih homogenizatora velike snage. Naši ultrasonikatori se mogu naći širom svijeta kao pouzdani i robusni “radni konji” u hemijskoj, farmaceutskoj, kozmetičkoj i prehrambenoj industriji. Hielscher industrijski ultrasonikatori su u stanju da kontinuirano isporučuju vrlo visoke amplitude do 200 µm (i više na zahtjev) kako bi generirali intenzivnu kavitaciju i visoki smicanje. Kao rezultat, proizvode se ultra-fine nano emulzije i disperzije sa vrlo uskom raspodjelom čestica. Naši ultrazvučni sistemi velike snage pomažu vam da postignete vrhunski kvalitet vaših formulacija voska.
Robusnost Hielscher sonikatora omogućava 24/7 rad u teškim uslovima iu zahtjevnim okruženjima.
Sonikator tipa sonde UP400St za pripremu stabilnih voštanih emulzija.
| Batch Volume | Flow Rate | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15 l/min | UIP6000hdT |
| N / A | 10 do 100L/min | UIP16000hdT |
| N / A | veći | klaster of UIP16000hdT |
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Snažan ultrazvučni homogenizator od 1,5kW UIP15000hdT sa protočnom ćelijom za inline emulzifikaciju.
Literatura / Reference
- 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.
Činjenice koje vrijedi znati
Šta je vosak? Za šta se koriste voskovi?
Voskovi se definišu kao raznolika klasa organskih jedinjenja koja su hidrofobne, savitljive čvrste materije na temperaturama približnim ambijentalnim. Voskovi se sastoje od različitih komponenti uključujući ugljovodonike (normalne ili razgranate alkane i alkene), ketone, diketone, primarne i sekundarne alkohole, aldehide, sterolne estere, alkanoične kiseline, terpene (skvalen) i monoestre (estere voska). Hemijski sastav voskova je složen i varira, ali općenito voskovi sadrže relativno visok udio alkana, a ugljovodonici imaju duge ili vrlo dugačke lance ugljika (od 12 do oko 38 atoma ugljika). Čvrsti su u velikom rasponu temperatura (tačka spajanja između 60°C i 100°C). Kada se rastale, pretvaraju se u tečnost niskog viskoziteta.
Odlikuje ih njihova netopivost u vodi, ali rastvorljivost u organskim, nepolarnim rastvaračima. Voskovi se mogu razlikovati od prirodnih (biljnog, životinjskog), polusintetičkih i sintetičkih voskova.
Za komercijalnu proizvodnju voskova, sirova nafta je glavni izvor.
Dvije najvažnije vrste naftnog voska su parafin i mikrokristalni vosak:
Parafinski voskovi uglavnom ima bijelu, voštanu čvrstu konzistenciju bez mirisa, bez okusa, sa tipičnom tačkom topljenja između 46°C i 68°C (115°F i 154°F), i gustinom od pribl. 900 kg/m3. Ima makrokristalnu strukturu i nerastvorljiv je u vodi, ali rastvorljiv u eteru, benzenu i određenim esterima. Parafinski voskovi se dobivaju iz sirove nafte i sadrže između 20 i 40 atoma ugljika.
Mikrokristalni vosak, također poznat kao petrolatum, koristi se za razne primjene zbog svog mirisa, boje, sadržaja ulja, konzistencije i svojstva vezivanja ulja.
α-olefinski voskovi ili su sintetički izvedeni iz etilena putem Fischer-Tropsch sinteze sa Ziegler-Natta katalizatorom ili putem oligomerizacije etilena. Alfa-olefinski voskovi se najčešće koriste u aditivima za maziva ulja, PVC mazivima, svijećama, hemikalijama za bušenje ulja i kozmetici.
Polietilenski vosak (PE-WAX) je polietilen ultra niske molekularne težine (ULMWPE) koji se sastoji od lanaca monomera etilena. polipropilenski vosak (PP-WAX) je sintetička, kristalna niskomolekularna smola.
I oletilenski i polipropilenski voskovi su homopolimeri i uglavnom se koriste za formulaciju boja za plastiku.
Kopolimerni voskovi kao što su derivati etilen vinil acetata (EVA) i etilen akrilne kiseline (EAA) su široko rasprostranjeni u formulacijama premaza, npr. metalik baznih premaza.
Voskovi i aditivi za vosak se naširoko koriste za podmazivanje/klizanje proizvoda, reologiju, otpornost na abraziju, antiblokiranje/prepreku, poliranje ili matiranje, otpornost na oksidaciju i/ili vodoodbojnost.
Voskovi su komponenta koja se široko koristi u mnogim industrijama, kao što je proizvodnja hemikalija (npr & specijalna hemija), premazi, boje & mastila, aditivi & modifikatori, lepkovi, plastika & PVC, gume & gume, konstrukcija & zgrada, termostatski kontrolni uređaji, ambalaža, hrana i kozmetika.
Prirodni voskovi:
- Životinjski voskovi: pčelinji vosak, lanolin, loj, šelak, spermaceti
- Biljni voskovi: karnauba, kandelila, soja, ricinus, pirinčane mekinje, borovnica, jojoba itd.
Mineralni voskovi:
- Fosilni voskovi: cerezin, montan, ozokerit, tresetni vosak
- Naftni voskovi: parafin, mikrokristalni voskovi, npr. petrolatum
Sintetizovani voskovi:
Sintetički voskovi: etilenski polimeri npr. polietilen & poliol eter-esteri; poliolefinski voskovi; voskovi amida masnih kiselina; klorirani naftaleni; tip ugljikovodika, npr. Fischer-Tropsch.
Šta je voštana emulzija?
Emulzija voska / disperzija voska je stabilna mješavina jednog ili više voskova u vodi. Kako se voskovi i vodene tekućine obično ne miješaju, potrebni su surfaktanti i sofisticirani proces miješanja, npr. ultrazvuk snage, kako bi se formirala stabilna emulzija voska. Ispravno rečeno, emulzija voska se mora nazvati disperzijom voska jer su voskovi čvrsti na sobnoj temperaturi. Ali pošto se voštane emulzije / disperzije pripremaju sa rastopljenim voskovima, termini “emulgiranje” i “emulzija voska” najčešće se koriste za vodene voštane formulacije, dok je termin “voštana disperzija” uglavnom opisuje formulaciju voska na bazi rastvarača.
Šta je emulzija
Emulzija je tekućina u tečnoj disperziji dvije ili više tekućina koje se ne miješaju.
Emulzija se može pojaviti u različitim tipovima: bez, bez, bez, bez, bez
Vrsta emulzije (w/o ili o/w) može se ispitati testom razblaženja. Emulzija se može razrijediti samo kontinuiranom / vanjskom fazom. Druga metoda za identifikaciju tipa emulzije je ispitivanje provodljivosti. Jonske o/w emulzije ne provode, dok v/w emulzije provode električnu struju.
Za upotrebu CoCl2 test filter papira, filter papir je impregniran sa CoCl2 i osušene (plave boje). Boja CoCl2 filter papir postaje ružičast kada se doda u/w emulzija.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi lab to industrijska veličina.