Disperze nanočástic ve vosku – Vytvářejte stabilní přípravky!

Dispergace nanočástic do voskových matric je důležitou, ale náročnou aplikací v oblasti nátěrů, kosmetiky, léčiv a materiálů s fázovou změnou. Vzhledem k vlastní viskozitě roztavených vosků, jejich hydrofobnosti a tendenci nanočástic k aglomeraci v důsledku vysokých povrchových energií vyžaduje příprava disperze nanočástic ve vosku know-how. Sonikátory Hielscher poskytují dispergační výkon, přesnou kontrolovatelnost a škálovatelnost pro výrobu stabilních disperzí nanočástic s voskem ve stolní i průmyslové výrobě.

Výzvy při dispergaci nanočástic do vosku

nanočástice – kovové, keramické nebo na bázi uhlíku. – snadno tvoří agregáty díky silným van der Waalsovým interakcím. Ve vosku jsou tyto interakce ještě zesíleny nedostatkem polárních rozpouštědel nebo stabilizátorů. Mechanické míchání nebo homogenizátory s rotorem a statorem se často ukazují jako nedostatečné, zejména pokud je průměr nanočástic menší než 100 nm nebo pokud je požadováno vysoké zatížení. Homogenní disperze vyžaduje přívod energie, který je schopen rozbít aglomeráty v nanorozměrech a současně smočit povrch částic voskovým médiem.

Mechanismus ultrazvukové nano-disperze

Významná účinnost ultrazvukové disperze spočívá v jedinečném mechanismu fungování akustické kavitace. Sondy sondového typu vytvářejí intenzivní kavitační síly, když se ultrazvukové vlny o vysoké intenzitě a nízké frekvenci šíří kapalinou, např. roztaveným voskem. Kolaps bublin při kavitaci vytváří lokalizované horké body s extrémními smykovými gradienty, rázovými vlnami a mikrotrysky. Tyto přechodné síly překonávají adhezi mezi částicemi a účinně deaglomerují shluky nanočástic.
Ultrazvuk navíc zvyšuje smáčení povrchu nanočástic voskovou taveninou. Opakovaný kolaps kavitačních bublin snižuje mezifázové napětí, což umožňuje molekulám vosku pronikat mezi částice a stericky je stabilizovat.

Aplikace ultrazvukem připravených voskových nanodisperzí

Schopnost homogenně rozptýlit nanočástice ve vosku otevírá cestu k rozmanitým aplikacím:

• Nátěry a leštidla: Přídavek nanočástic oxidu křemičitého nebo oxidu hlinitého zvyšuje tvrdost, odolnost proti poškrábání a lesk.
• Kosmetické přípravky: Nanočástice oxidu titaničitého nebo oxidu zinečnatého poskytují ochranu proti UV záření a zároveň zachovávají průhlednost.
• Materiály s fázovou změnou (PCM): Grafen, uhlíkové nanotrubičky nebo oxidy kovů zvyšují tepelnou vodivost a zlepšují účinnost ukládání tepla v energetických systémech.
• Podávání léků: Lipofilní nanočástice zapuštěné do vosku fungují jako zásobníky s pomalým uvolňováním v lokálních nebo perorálních přípravcích.

Ultrazvukové dispergátory pro formulace s voskovými nanočásticemi

Ultrazvuková dispergace pomocí vysoce výkonných sonických sonátorů Hielscher je robustní a škálovatelná technika pro výrobu stabilních voskových nano-disperzí.
Ultrazvukové systémy typu Hielscherovy sondy jsou široce používány pro zpracování nanočástic díky své vysoké schopnosti zpracování, přesnému řízení parametrů a lineární škálovatelnosti. Ať už potřebujete připravit disperze voskových nanočástic v dávce nebo v kontinuální inline výrobě, Hielscher Ultrasonics nabízí ideální nastavení sonikace: ultrazvukové laboratorní homogenizátory jsou ideálním nástrojem pro výzkum a vývoj produktů, zatímco ultrazvukové průmyslové průtokové buňky umožňují výrobu stabilních voskových nano-disperzí splňujících nejvyšší standardy kvality.
Ultrazvukové přístroje Hielscher jsou vyrobeny podle nejvyšších standardů kvality a kombinují robustnost, uživatelskou přívětivost a snadnou integraci do průmyslových procesů. Jsou navrženy tak, aby odolávaly náročným podmínkám, jsou vybaveny nejmodernějšími technologiemi, mají certifikaci ISO a splňují požadavky CE, UL, CSA a RoHS.

Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators:

Literatura / Reference