Hielscher Ultralydsteknologi

Ultralydsspredning af Silica (SiO2)

Silica, også kendt som SiO2, nano-silica eller mikro-silica bruges i tandpasta, cement, syntetisk gummi, højtydende polymer eller i fødevarer som et fortykningsmiddel, adsorbent, anti-caking agent, eller luftfartsselskab for duftstoffer og smag. Nedenfor vil du lære mere om brugen af nanosilica og microsilica, og hvordan de sonomekaniske virkninger af ultralyd kan forbedre proceseffektiviteten og det endelige produkts ydeevne ved at foretage bedre silicasuspensioner eller forbedret silica nanopartikelsyntese.

Silica dispersion / silica suspension / nano silica (SiO2)

Silica fås i en bred vifte af hydrofile og hydrofobiske former og har en ekstremt fin partikelstørrelse på nogle få mikrometer ned til nogle nanometer. Typisk silica er ikke godt dispergeret efter befugtning. Det tilføjer også en masse mikrobobler til produktet formulering. Ultralydbehandling er en effektiv procesteknologi til at sprede mikrosilica og nanosiliica og fjerne opløst gas og mikrobobler fra formuleringen.

Ultralyd dispersion af fumed Silica: Hielscher ultralyd homogenisator UP400S spreder silica pulver hurtigt og effektivt i enkelt, mono-disperse, nano-partikler.

Ultralyd dispergering af Fumed Silicia i vand ved hjælp af UP400S ultralydshomogenisator

Til mange anvendelser af nano-størrelse eller mikro-størrelse silica, en god og ensartet spredning er meget vigtigt. Ofte kræves der en monospysprænde silicaaffjedring, f.eks. Især til brug i blæk eller belægninger og polymerer for at forbedre ridsefastheden skal silicapartiklerne være små nok til ikke at forstyrre det synlige lys for at undgå dis og opretholde gennemsigtigheden. For de fleste belægninger silica partikler skal være mindre end 40nm at opfylde dette krav. Til andre anvendelser hindrer silicapartikelbyeration hver enkelt silicapartikel i at interagere med de omgivende medier.
Ultralyd homogenisatorer er mere effektive i dispergering silica end andre høj-forskydning blanding metoder, såsom roterende blandere eller tank omrørere. Billedet nedenfor viser et typisk resultat af ultralydsspredning af fumed silica i vand.

The picture shows a typical result of ultrasonic dispersing of fumed silica in water.

Ultralyd dispersion af fumed Silica i vand

Behandlingseffektivitet ved reduktion af kiselstørrelse

Ultralyd dispersion af nano-silica er overlegen i forhold til andre høj-forskydning blanding metoder, såsom en IKA Ultra-Turrax. Ultralyd producerer suspensioner af en mindre silica partikelstørrelse og ultralydbehandling er den mere energieffektive teknologi. Pohl og Schubert sammenlignede partikelstørrelsesreduktionen af Aerosil 90 (2%wt) i vand ved hjælp af en Ultra-Turrax (rotor-stator-system) med reduktionen af en Hielscher UIP1000hd (1kW ultralydsenhed). Grafikken nedenfor viser de overlegne resultater af ultralydsprocessen. Som et resultat af hans undersøgelse Pohl konkluderede, at "Ved konstant specifik energi EV ultralyd er mere effektiv end rotor-stator-system." Ensartethed i forbindelse med energieffektivitet og silicapartikelstørrelse er af største betydning i produktionsprocesserne, hvor produktionsomkostninger, proceskapacitet og produktkvalitet betyder noget.

Ultrasonic dispersion of nano-silica compared to other high-shear mixing methods, such as an IKA Ultra-Turrax

Ultralyd vs. Ultra-turrax til Silica Dispersion

Billederne nedenfor viser de resultater, som Pohl opnået ved sonikering silica spray fryse granulat. (Klik på billederne for at forstørre!)

Silica Spray Fryse Granuler Før SonicationSilikaspredning efter sonikering
(venstre: før sonication, højre: efter sonication)

Bed om mere information!

Brug venligst nedenstående formular, hvis du ønsker at anmode om yderligere oplysninger om brug af ultralyd i dispergering af silica. Vi vil gerne tilbyde dig et ultralydsystem, der opfylder dine krav.









Bemærk venligst, at vores Fortrolighedspolitik.


Hvad er Silica (SiO2, Silicon Dioxide)?

Silica er en kemisk forbindelse bestående af silicium og ilt med den kemiske formel SiO2, eller siliciumdioxid. Der er mange forskellige former for silica, såsom smeltet kvarts, fumed silica, silica gel, og aerogels. Silica eksisterer som en forbindelse af flere mineraler og som syntetisk produkt. Silica er mest almindeligt forekommende i naturen som kvarts og i forskellige levende organismer. Siliciumdioxid fremstilles ved minedrift og rensning af kvarts. De tre vigtigste former for amorf silica er pyrogen silica, udfældet silica og silicagel.

Fumed Silica / Pyrogen silica

Brændende silicium tetrachlorid (SiCl4) i en ilt-rige brint flamme producerer en røg af SiO2 – silica. Alternativt, fordampning kvarts sand i en 3000 °C lysbue, producerer fumed silica, også. I begge processer smelter de resulterende mikroskopiske dråber af amorf silica sammen i forgrenede, kædelignende, tredimensionelle sekundære partikler. Disse sekundære partikler derefter agglomerat i et hvidt pulver med ekstremt lav bulk tæthed og meget høj overfladeareal. Primær partikelstørrelse af den ikke-porøse fumed silica er mellem 5 en 50 nm. Fumed silica har en meget stærk fortykkelse effekt. Derfor er fumed silica anvendes som fyldstof i silikone elastomer og viskositet justering i maling, belægninger, klæbemidler, trykfarver eller umættede polyester harpikser. Fumed Silica kan behandles for at gøre det hydrofobisk eller hydrofile for enten økologisk væske eller vandige applikationer. Hydrofobe silica er en effektiv defoamer komponent (anti-skummende middel).
Klik her, for at læse om ultralyd afgasning og defoaming.
Fumed Silica CAS nummer 112945-52-5

Silica Røg / Microsilica

Silica røg er en ultra-fine, nano-størrelse pulver også kendt som mikro-silica. Silica-røg må ikke forveksles med fumed silica. Produktionsprocessen, partikelmorfologi og anvendelsesområder for silicastræm er alle forskellige fra dem, der anvendes af fumed silica. Silica røg er en amorf, ikke-krystallinsk, polymorfog form af SiO2. Silica røg består af sfæriske partikler med en gennemsnitlig partikeldiameter på 150 nm. Den mest fremtrædende anvendelse af silica røg er som pozzolanic materiale til højtydende beton. Det er tilføjet til Portland cement beton for at forbedre betonegenskaber, som trykstyrke, binding styrke, og slidstyrke. Derudover reducerer silicatøg permeabiliteten af beton til kloridioner. Dette beskytter det forstærkende stål af beton mod korrosion.
Hvis du vil vide mere om ultralyd blanding af cement og silica røg, skal du klikke her!
Silica Røg CAS nummer: 69012-64-2, Silica Røg EINECS nummer: 273-761-1

Udfældet Silica

Udfældet silica er hvid pulverform syntetisk amorf form af SiO2. Udfældet silica anvendes som fyldstof, blødgører eller forbedring af ydeevnen i plast eller gummi, f.eks. Andre anvendelser omfatter rengøring, fortykkelse eller poleringsmiddel i tandpastaer.
Hvis du vil vide mere om ultralyd blanding i tandpasta fremstilling, skal du klikke her!
Primære partikler af fumed silica har en diameter på mellem 5 og 100 nm, mens agglomerat størrelse er op til 40 μm med gennemsnitlig pore størrelse er større end 30 nm. Ligesom pyrogen silica, udfældet silica er stort set ikke mikroporøs.
Fumed Silica fremstilles ved udfældning fra en opløsning, der indeholder silikatsalte. Efter en reaktion af en neutral silikatopløsning med mineralsk syre tilsættes svovlsyre og natriumsiliicateopløsninger samtidig med omrøring, såsom ultralydsmodegiation, til vand. Silica udfældes under sure forhold. Ud over faktorer, såsom varigheden af nedbør, tilsætning sats af reaktanter, temperatur og koncentration, og pH, metoden og intensiteten af agitation kan variere egenskaberne af silica. Sonomekanisk agitation i et ultralydsreaktorkammer er en effektiv metode til at producere en ensartet og ensartet partikelstørrelse. Ultralyd agitation ved forhøjede temperaturer undgår dannelsen af en gel fase.
For mere information om ultralydassisteret udfældning af nanomaterialer, såsom udfældet silica, klik her!
Udfældet Silica CAS-nummer: 7631-86-9

Kolloid silica / Silica Colloid

Kolloid silica er en suspension af fine nonporous, amorfe, for det meste sfæriske silica partikler i en flydende fase.
De mest almindelige anvendelser af silica kolloider er som dræning støtte i papirfremstilling, slibende for silicium wafer polering, katalysator i kemiske processer, fugtabsorberende, tilsætningsstof til slid modståen belægninger, eller overfladeaktivt til flokalisering, koagulerende, dispergering eller stabilisering.
Hvis du vil vide mere om kolloid silica i slid modent polymer belægninger, skal du klikke her!

Produktionen af kolloid silica er en proces i flere trin. Delvis neutralisering af en alkakal-silikatopløsning fører til dannelse af silicakerner. Underenhederne af kolloid silicapartikler er typisk i området mellem 1 og 5 nm. Afhængigt af betingelserne for polymerisering kan disse underenheder samles. Ved at reducere pH-3 under 7 eller ved tilsætning af salt har enhederne tendens til at smelte sammen i kæder, som ofte kaldes silicageléer. Ellers forbliver underenhederne adskilt og vokser gradvist. De resulterende produkter kaldes ofte silicasol eller udfældet silica. En kolloid silicaaffjedring stabiliseres ved pH-justering og derefter koncentreret, f.eks.
Hvis du vil vide mere om sonomekaniske effekter i sol-gel processer, skal du klikke her!

Silica Sundhedsrisiko

Tør eller luftbåren krystallinsk silikonedioxid er human lungefremkaldende, der kan forårsage alvorlig lungesygdom, lungekræft eller systemiske autoimmune sygdomme. Når silicastøv inhaleres og kommer ind i lungerne det forårsager dannelsen af arvæv og reducerer lungerne evne til at tage i ilt (Silicosis). Befugtning og dispersion af SiO2 i en flydende fase, fx ved ultralydshomogenisering, eliminerer risikoen for indånding. Derfor er risikoen for et flydende produkt, der indeholder SiO2 for at forårsage silikose, meget lav. Brug venligst passende personligt beskyttelsesudstyr, når der håndteres silica i tør pulverform!

Litteratur

  • Markus Pohl, Helmar Schubert (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions, 2004 Partec

Silica Spray Fryse Granuler Før Sonication
silica før sonikering

Silikaspredning efter sonikering
silica efter sonikering

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.