Oxid křemičitý, také známý jako SiO2, nano-oxid křemičitý nebo mikro-křemičitý se používá v zubní pastě, cementu, syntetickém kaučuku, vysoce výkonném polymeru nebo v potravinářských výrobcích jako zahušťovadlo, adsorbent, protispékavé činidlo nebo nosič pro vůně a příchutě. Níže se dozvíte více o použití nanooxidu křemičitého a mikrooxidu křemičitého a o tom, jak sonomechanické účinky ultrazvuku mohou zlepšit efektivitu procesu a výkon konečného produktu tím, že lepší suspenze oxidu křemičitého a usnadní syntézu nanočástic oxidu křemičitého.

Výhody ultrazvukové disperze nano oxidu křemičitého (SiO2)

Oxid křemičitý je k dispozici v široké škále hydrofilních a hydrofobních forem a má extrémně jemnou velikost částic o několik mikrometrů až do některých nanometrů. Typicky oxid křemičitý není dobře rozptýlené po smáčení. To také přidat mnoho mikrobublubbles do výrobku formulace. Ultrazvuku je efektivní procesní technologie rozptýlit mikro-křemičitý a nano-křemičitý a odstranit rozpuštěný plyn a mikrobubliky z formulace.

Ultrazvuková disperze je technika, která využívá nízkofrekvenční ultrazvukové vlny s vysokou intenzitou k rozptýlení a deaglomeraci částic v kapalném médiu. Pokud jde o disperzi oxidu křemičitého a nano-oxidu křemičitého, ultrazvuková disperze nabízí několik výhod:
 

Význam velikosti částic oxidu křemičitého

Pro mnoho aplikací nano-velikosti nebo mikro-velikosti oxidu křemičitého, dobrý a jednotný disperze je velmi důležité. Často je vyžadována mono-disperzní suspenze oxidu křemičitého, např. Zejména pro použití v inkoustech nebo nátěrech a polymerech ke zlepšení odolnosti proti poškrábání musí být částice oxidu křemičitého dostatečně malé, aby nenarušovaly viditelné světlo, aby se zabránilo oparu a zachovala průhlednost. Pro většinu nátěrů křemičité částice musí být menší než 40nm ke splnění tohoto požadavku. Pro jiné aplikace, aglomerace částic oxidu křemičitého brání každé jednotlivé částice oxidu křemičitého komunikovat s okolním médiem.
Ultrazvukové homogenizátory jsou účinnější v dispergačním oxidu křemičitého než jiné metody míchání s vysokým smykem, jako jsou rotační míchačky nebo míchadla nádrží. Obrázek níže ukazuje typický výsledek ultrazvukové dispergace fumed oxidu křemičitého ve vodě.

Ultrazvuková disperze fumed oxidu křemičitého ve vodě

Zpracování Účinnost v Silica Velikost Snížení

Ultrazvuková disperze nano-oxidu křemičitého je lepší než jiné metody míchání s vysokým smykem, jako je IKA Ultra-Turrax. Ultrazvuk produkuje suspenze menší velikosti částic oxidu křemičitého a ultrazvuku je energeticky účinnější technologie. Pohl a Schubert porovnali zmenšení velikosti částic Aerosil 90 (2% wt) ve vodě pomocí Ultra-Turrax (rotor-stator-systém) s hielscher UIP1000hd (1kW ultrazvukové zařízení). Níže uvedená grafika ukazuje vynikající výsledky ultrazvukového procesu. V důsledku své studie Pohl k závěru, že "Při konstantní specifické energie EV ultrazvuk je účinnější než rotor-stator-systém." Energetická účinnost a jednotnost velikosti částic oxidu křemičitého jsou nanejvýš důležité ve výrobních procesech, kde jsou výrobní náklady, výrobní kapacita a kvalita výrobků důležitá.

Ultrazvuk vs Ultra-turrax pro křemíkové disperze

Níže uvedené obrázky ukazují výsledky, které Pohl získal sonikací sprejem lyofilizovaných křemičitých granulí.

Vlevo: REM-obrázky spreje zmrazení křemičitých granulí před ultrazvukovou deaglomerací
Vpravo: TEM-obrázky ultrazvukem rozptýlených fragmentů oxidu křemičitého
Studie a obrazy: Pohl a Schubert, 2004)

Vysoce výkonné ultrazvukové dispergátory pro vysoce kvalitní křemičité formulace

Hielscher Ultrasonics je německý rodinný podnik specializující se na vývoj, výrobu a dodávky vysoce výkonných ultrazvukových homogenizátorů pro úpravu kapalin, pevných suspenzí a past. Hielscher ultrazvukové homogenizéry spolehlivě zpracovávají křemičité suspenze a další nano-supensiony, aby získaly jakoukoli požadovanou specifikaci. Dokonce i formulace produktů, které jsou vysoce citlivé, abrazivní nebo vysoce viskózní mohou být účinně rozptýleny a deaglomerace pomocí ultrazvuku. Naše pokročilé ultrasonicators jsou velmi univerzální a nabízejí sofistikované dávkové a inline možnosti léčby. Spolehlivě vysoké standardy kvality a reprodukovatelné výsledky jsou klíčovými rysy ultrazvukové disperze oxidu křemičitého.
Hielscher state-of-the-art průmyslové ultrasonicators funkce inteligentní a uživatelsky přívětivé menu, programovatelné nastavení, automatické protokolování dat na integrované SD karty, dálkové ovládání prohlížeče a vysoká robustnost.
Amplituda je nejvlivnějším parametrem, pokud jde o ultrazvukové zpracování. Amplituda se týká maximálního posunu nebo špičkového pohybu ultrazvukové vlny. Pro ultrazvukovou disperzi, deaglomeraci a mokré frézování jsou často vyžadovány vysoké amplitudy, aby se aplikovala dostatečná energie pro snížení velikosti částic. Hielscher průmyslové ultrazvukové procesory mohou dodávat výjimečně vysoké amplitudy. Amplitudy až do 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v provozu 24/7. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonotrody.
Z malých a středních R&D a pilotní ultrasonicators do průmyslových systémů pro komerční výrobu oxidu křemičitého v nepřetržitém režimu, Hielscher Ultrasonics má správný ultrazvukový procesor, který pokryje vaše požadavky na vynikající zpracování oxidu křemičitého.

Návrh, výroba a poradenství – Kvalita Vyrobeno v Německu

Hielscher ultrasonicators jsou dobře známé pro jejich nejvyšší kvalitu a designové standardy. Robustnost a snadná obsluha umožňují hladkou integraci našich ultrasonicators do průmyslových zařízení. Drsné podmínky a náročná prostředí jsou snadno zvládnutelné Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics je společnost certifikovaná ISO a klade zvláštní důraz na vysoce výkonné ultrasonicators představovat state-of-the-art technologie a uživatelská přívětivost. Samozřejmě, Hielscher ultrasonicators jsou CE kompatibilní a splňují požadavky UL, CSA a RoHs.

Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators:

Co je oxid křemičitý (SiO2, Oxid křemičitý)?

Oxid křemičitý je chemická sloučenina složená z křemíku a kyslíku s chemickým vzorcem SiO2 neboli oxid křemičitý. Existuje mnoho různých forem oxidu křemičitého, jako je tavený křemen, fumed křemen, silikagel a aerogely. Oxid křemičitý existuje jako sloučenina několika minerálů a jako syntetický produkt. Oxid křemičitý se nejčastěji vyskytuje v přírodě jako křemen a v různých živých organismech. Oxid křemičitý se získává těžbou a čištěním křemene. Tři hlavní formy amorfního oxidu křemičitého jsou piký silik, vysrážený oxid křemičitý a silikagel.

Fumed Křemen / Ostyrický křemen

Spalování tetrachlormedu křemíku (SiCl4) v plameni vodíku bohatém na kyslík vytváří kouř SiO2 – fumed křemen. Alternativně, odpařování křemenného písku v elektrickém oblouku 3000 °C, produkuje fumed křemenný, taky. V obou procesech se výsledné mikroskopické kapičky amorfního oxidu křemičitého spojí do rozvětvených, řetězovitých, trojrozměrných sekundárních částic. Tyto sekundární částice pak aglomerát na bílý prášek s extrémně nízkou objemovou hustotou a velmi vysokou povrchovou plochu. Primární velikost částic neporézního fumed oxidu křemičitého je mezi 5 a 50 nm. Fumed křemen má velmi silný zahušťující účinek. Proto se fumovaný oxid křemičitý používá jako plnivo v silikonovém elastomeru a úpravě viskozity v barvách, nátěrech, lepidlech, tiskových barvách nebo nenasycených polyesterových pryskyřicích. Fumed Křemen může být ošetřen, aby byl hydrofobní nebo hydrofilní pro organické kapaliny nebo vodné aplikace. Hydrofobní oxid křemičitý je účinná odpěňovací složka (protipěnové činidlo).
Klikněte zde, chcete-li si přečíst o ultrazvukové odplynění a odpěňování.
Fumed Křemičitý CAS číslo 112945-52-5

Kouř z oxidu křemičitého / Microsilica

Křemičitý kouř je ultra jemný prášek velikosti nano, známý také jako mikrokřemičitý. Kouř z oxidu křemičitého se nesmí zaměňovat s fumed křemenem. Výrobní proces, morfologie částic a oblasti aplikace oxidu křemičitého jsou všechny odlišné od těch fumed oxidu křemičitého. Křemičitý výpar je amorfní, nekrystalická, polymorfní forma SiO2. Křemičitý výpar se skládá ze sférických částic o průměrném průměru částic 150 nm. Nejvýznamnější aplikace oxidu křemičitého je jako pozzolanický materiál pro vysoce výkonný beton. Přidává se do portlandského cementového betonu pro zlepšení vlastností betonu, jako je pevnost v tlaku, pevnost vazby a odolnost proti oděru. Kromě toho, oxid křemičitý výpary snižuje propustnost betonu na chloridové ionty. To chrání výztužnou ocel betonu před korozí.
Chcete-li se dozvědět více o ultrazvukové míchání cementu a oxidu křemičitého výpary, klikněte prosím zde!
Číslo CAS oxidu křemičitého: 69012-64-2, Číslo EINECS oxidu křemičitého: 273-761-1

Vysrážený oxid křemičitý

Srážený oxid křemičitý je bílá práškově syntetická amorfní forma SiO2. Vysrážený oxid křemičitý se používá jako plnivo, změkčovač nebo zlepšení výkonu v plastech nebo pryži, např. Mezi další použití patří čištění, zahušťování nebo leštění v zubních pastách.
Chcete-li se dozvědět více o ultrazvukové míchání ve výrobě zubní pasty, klikněte prosím zde!
Primární částice fumovaného oxidu křemičitého mají průměr mezi 5 a 100 nm, zatímco velikost aglomerátu je až 40 μm s průměrnou velikostí pórů větší než 30 nm. Stejně jako pyrogenní oxid křemičitý, vysrážený oxid křemičitý není v podstatě mikroporézní.
Fumed Silica se vyrábí srážením z roztoku obsahujícího křemičité soli. Po reakci neutrálního roztoku křemičitanu s minerální kyselinou se do vody přidávají současně roztoky kyseliny sírové a křemičitanu sodného s mícháním, jako je ultrazvukové míchání. Sraženiny oxidu křemičitého v kyselých podmínkách. Kromě faktorů, jako je doba srážek, rychlost přidávání reaktantů, teplota a koncentrace a pH, může metoda a intenzita míchání měnit vlastnosti oxidu křemičitého. Sonomechanické míchání v ultrazvukové reaktorové komoře je účinnou metodou k vytvoření konzistentní a jednotné velikosti částic. Ultrazvukové míchání při zvýšených teplotách zabraňuje tvorbě gelového stupně.
Pro více informací o ultrazvukem asistované srážení nanomateriálů, jako je vysrážený oxid křemičitý, klikněte prosím zde!
Číslo CAS ve sráženého oxidu křemičitého: 7631-86-9

Koloidní oxid křemičitý / Křemičitý Koloid

Koloidní oxid křemičitý je suspenze jemných neporézních, amorfních, většinou sférických částic oxidu křemičitého v kapalné fázi.
Nejběžnější použití koloidů oxidu křemičitého jsou jako drenážní pomůcka při výrobě papíru, abrazivní pro leštění křemíkových destiček, katalyzátor v chemických procesech, absorbent vlhkosti, přísada k oděru odolné nátěry nebo povrchově aktivní látka pro flokulace, koagulaci, dispergaci nebo stabilizaci.
Chcete-li se dozvědět více o koloidní křemenný v oděru odolné polymerní povlaky, klikněte prosím zde!

Výroba koloidního oxidu křemičitého je vícestupňový proces. Částečná neutralizace alkalicko-křemičitanového roztoku vede k tvorbě jader oxidu křemičitého. Podjednotky koloidních částic oxidu křemičitého jsou obvykle v rozmezí od 1 do 5 nm. V závislosti na podmínkách polymerace mohou být tyto podjednotky spojeny dohromady. Snížením pH pod 7 nebo přidáním soli mají jednotky tendenci se spojit v řetězech, které se často nazývají silikagegely. Jinak podjednotky zůstávají odděleny a postupně rostou. Výsledné produkty se často nazývají křemičité sols nebo vysrážený oxid křemičitý. Koloidní suspenze oxidu křemičitého se stabilizuje úpravou pH a poté se koncentruje, např.
Chcete-li se dozvědět více o sonomechanical účinky v sol-gel procesů, klikněte prosím zde!

Zdravotní riziko oxidu křemičitého

Suchý nebo vzdušný krystalický oxid křemičitý je lidský plicní karcinogen, který může způsobit vážné onemocnění plic, rakovinu plic nebo systémová autoimunitní onemocnění. Když je křemičitý prach vdechován a vstupuje do plic, způsobuje tvorbu jizev a snižuje schopnost plic užívat kyslík (silikóza). Smáčení a disperze SiO2 do kapalné fáze, např. Proto je riziko kapalného produktu, který obsahuje SiO2 způsobit silikózu, velmi nízké. Při manipulaci s oxidem křemičitým v suchém prášku používejte vhodné osobní ochranné prostředky!

Literatura