Υπερήχων διασπορά του πυριτίου (SiO2)

Το διοξείδιο του πυριτίου, επίσης γνωστό ως SiO2, νανο-διοξείδιο του πυριτίου ή μικρο-διοξείδιο του πυριτίου χρησιμοποιείται σε οδοντόκρεμες, τσιμέντο, συνθετικό καουτσούκ, πολυμερές υψηλής απόδοσης ή σε προϊόντα διατροφής ως πυκνωτικό, προσροφητικό, αντισυσσωματικό παράγοντα ή φορέας αρωμάτων και γεύσεων. Παρακάτω θα μάθετε περισσότερα σχετικά με τις χρήσεις του νανοπυριτίου και του μικροπυριτίου και πώς οι sonomechanical επιδράσεις των υπερήχων μπορούν να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητα της διαδικασίας και την απόδοση του τελικού προϊόντος κάνοντας καλύτερα εναιωρήματα πυριτίου και διευκολύνοντας τη σύνθεση νανοσωματιδίων πυριτίου.

Πλεονεκτήματα της υπερηχητικής διασποράς του νανοπυριτίου (SiO2)

Το διοξείδιο του πυριτίου διατίθεται σε ένα ευρύ φάσμα υδρόφιλων και υδρόφοβων μορφών και έχει εξαιρετικά λεπτό μέγεθος σωματιδίων από μερικά μικρόμετρα έως μερικά νανόμετρα. Συνήθως το διοξείδιο του πυριτίου δεν διασκορπίζεται καλά μετά από διαβροχή. Προσθέτει επίσης πολλές μικροφυσαλίδες στη σύνθεση του προϊόντος. Υπερήχους είναι μια αποτελεσματική τεχνολογία διαδικασίας για τη διασπορά μικρο-πυριτίου και νανο-πυριτίου και την απομάκρυνση διαλυμένου αερίου και μικρο-φυσαλίδων από τη σύνθεση.

Υπερήχων διασπορά είναι μια τεχνική που χρησιμοποιεί υψηλής έντασης, χαμηλής συχνότητας κύματα υπερήχων για να διασκορπίσει και να αποσυσσωματώσει σωματίδια σε ένα υγρό μέσο. Όταν πρόκειται για τη διασπορά του πυριτίου και νανο-πυριτίου, υπερήχων διασπορά προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα:
 

Η σημασία του μεγέθους των σωματιδίων του πυριτίου

Για πολλές εφαρμογές νανο-μεγέθους ή μικρο-μεγέθους διοξειδίου του πυριτίου, μια καλή και ομοιόμορφη διασπορά είναι πολύ σημαντική. Συχνά, απαιτείται εναιώρημα μονοδιασποράς διοξειδίου του πυριτίου, π.χ. για τη μέτρηση του μεγέθους των σωματιδίων. Ειδικότερα, για χρήση σε μελάνια ή επιστρώσεις και πολυμερή για τη βελτίωση της αντοχής στις γρατσουνιές, τα σωματίδια διοξειδίου του πυριτίου πρέπει να είναι αρκετά μικρά ώστε να μην παρεμβαίνουν στο ορατό φως για να αποφεύγεται η ομίχλη και να διατηρείται η διαφάνεια. Για τις περισσότερες επικαλύψεις, τα σωματίδια πυριτίου πρέπει να είναι μικρότερα από 40nm για να ικανοποιήσουν αυτήν την απαίτηση. Για άλλες εφαρμογές, η συσσώρευση σωματιδίων διοξειδίου του πυριτίου εμποδίζει κάθε μεμονωμένο σωματίδιο διοξειδίου του πυριτίου να αλληλεπιδράσει με τα περιβάλλοντα μέσα.
Οι ομογενοποιητές υπερήχων είναι πιο αποτελεσματικοί στη διασπορά διοξειδίου του πυριτίου από άλλες μεθόδους ανάμειξης υψηλής διάτμησης, όπως περιστροφικοί αναδευτήρες ή αναδευτήρες δεξαμενών. Η παρακάτω εικόνα δείχνει ένα τυπικό αποτέλεσμα υπερηχητικής διασποράς καπνισμένου διοξειδίου του πυριτίου στο νερό.

Υπερήχων διασπορά του καπνισμένου πυριτίου στο νερό

Αποδοτικότητα επεξεργασίας στη μείωση μεγέθους πυριτίου

Υπερήχων διασπορά νανο-πυριτίου είναι ανώτερη από άλλες μεθόδους ανάμειξης υψηλής διάτμησης, όπως ένα IKA Ultra-Turrax. Υπερήχων παράγει εναιωρήματα ενός μικρότερου μεγέθους σωματιδίων πυριτίου και υπερήχους είναι η πιο ενεργειακά αποδοτική τεχνολογία. Οι Pohl και Schubert συνέκριναν τη μείωση μεγέθους σωματιδίων του Aerosil 90 (2% wt) στο νερό χρησιμοποιώντας ένα Ultra-Turrax (σύστημα ρότορα-στάτορα) με αυτό ενός Hielscher UIP1000hd (συσκευή υπερήχων 1kW). Το παρακάτω γράφημα δείχνει τα ανώτερα αποτελέσματα της διαδικασίας υπερήχων. Ως αποτέλεσμα της μελέτης του, ο Pohl κατέληξε στο συμπέρασμα ότι «Σε σταθερή ειδική ενέργεια, ο υπέρηχος EV είναι πιο αποτελεσματικός από το σύστημα ρότορα-στάτορα». Η ενεργειακή απόδοση και η ομοιομορφία μεγέθους σωματιδίων διοξειδίου του πυριτίου είναι υψίστης σημασίας στις διαδικασίες παραγωγής, όπου το κόστος κατασκευής, η ικανότητα επεξεργασίας και η ποιότητα του προϊόντος έχουν σημασία.

Υπέρηχοι vs. Ultra-turrax για διασπορά πυριτίου

Οι παρακάτω εικόνες δείχνουν τα αποτελέσματα που έλαβε ο Pohl με ψεκασμό υπερήχων λυοφιλιωμένους κόκκους πυριτίου.

Αριστερά: REM-εικόνες κόκκων πυριτίου κατάψυξης ψεκασμού πριν από την υπερηχητική αποσυσσωμάτωση
Δεξιά: TEM-εικόνες υπερήχων διασκορπισμένα θραύσματα διοξειδίου του πυριτίου
Μελέτη και εικόνες: Pohl και Schubert, 2004)

Υψηλής απόδοσης υπερήχων διασκορπιστές για υψηλής ποιότητας σκευάσματα πυριτίου

Hielscher Υπέρηχοι είναι μια γερμανική οικογενειακή επιχείρηση που ειδικεύεται στην ανάπτυξη, κατασκευή και προμήθεια ομογενοποιητών υπερήχων υψηλής απόδοσης για την επεξεργασία υγρών, στερεά φορτωμένα εναιωρήματα και πάστες. Hielscher υπερήχων ομογενοποιητές επεξεργάζονται αξιόπιστα πολτούς πυριτίου και άλλα νανο-supensions προκειμένου να επιτευχθεί οποιαδήποτε επιθυμητή προδιαγραφή. Ακόμη και σκευάσματα προϊόντων που είναι εξαιρετικά ευαίσθητα, λειαντικά, ή εξαιρετικά ιξώδες μπορεί να διασκορπιστεί αποτελεσματικά και αποσυσσωμάτωση χρησιμοποιώντας υπερήχους. Οι προηγμένοι υπερήχων μας είναι εξαιρετικά ευέλικτοι και προσφέρουν εξελιγμένες δυνατότητες παρτίδας και ενσωματωμένης θεραπείας. Αξιόπιστα υψηλά πρότυπα ποιότητας και αναπαραγώγιμα αποτελέσματα είναι βασικά χαρακτηριστικά της υπερηχητικής διασποράς διοξειδίου του πυριτίου.
Hielscher state-of-the-art βιομηχανική ποιότητας υπερήχων διαθέτουν ένα έξυπνο και φιλικό προς το χρήστη μενού, προγραμματιζόμενες ρυθμίσεις, αυτόματη πρωτόκολλο δεδομένων σε μια ενσωματωμένη κάρτα SD, τηλεχειριστήριο του προγράμματος περιήγησης και υψηλή ευρωστία.
Το πλάτος είναι η πιο σημαντική παράμετρος όταν πρόκειται για υπερηχητική επεξεργασία. Το πλάτος αναφέρεται στη μέγιστη μετατόπιση ή την κίνηση από κορυφή σε κορυφή ενός υπερηχητικού κύματος. Για υπερηχητική διασπορά, αποσυσσωμάτωση και υγρή άλεση συχνά απαιτούνται υψηλά πλάτη προκειμένου να εφαρμοστεί επαρκής ενέργεια για τη μείωση του μεγέθους των σωματιδίων. Hielscher βιομηχανική υπερήχων επεξεργαστές μπορεί να προσφέρει εξαιρετικά υψηλά πλάτη. Πλάτη έως 200μm μπορούν εύκολα να λειτουργούν συνεχώς σε 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία. Για ακόμη υψηλότερα πλάτη, διατίθενται προσαρμοσμένα υπερηχητικά sonotrodes.
Από μικρό και μεσαίο μέγεθος R&D και πιλοτικά υπερήχων σε βιομηχανικά συστήματα για εμπορική κατασκευή πυριτίου σε συνεχή λειτουργία, Hielscher Υπέρηχοι έχει το δικαίωμα υπερήχων επεξεργαστή για να καλύψει τις απαιτήσεις σας για ανώτερη επεξεργασία πυριτίου.

Σχεδιασμός, Κατασκευή και Συμβουλευτική – Ποιότητα Made in Germany

Hielscher υπερήχων είναι γνωστή για την υψηλότερη ποιότητα και τα πρότυπα σχεδιασμού τους. Η ευρωστία και η εύκολη λειτουργία επιτρέπουν την ομαλή ενσωμάτωση των υπερήχων μας σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Οι σκληρές συνθήκες και τα απαιτητικά περιβάλλοντα αντιμετωπίζονται εύκολα από τους υπερήχους Hielscher.

Hielscher Υπέρηχοι είναι μια πιστοποιημένη εταιρεία ISO και δίνουν ιδιαίτερη έμφαση σε υψηλής απόδοσης υπερήχων που διαθέτουν state-of-the-art τεχνολογία και φιλικότητα προς το χρήστη. Φυσικά, Hielscher υπερήχων είναι CE συμβατό και πληρούν τις απαιτήσεις των UL, CSA και RoHs.

Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας:

Τι είναι το διοξείδιο του πυριτίου (SiO2, διοξείδιο του πυριτίου);

Το διοξείδιο του πυριτίου είναι μια χημική ένωση που αποτελείται από πυρίτιο και οξυγόνο με χημικό τύπο SiO2 ή διοξείδιο του πυριτίου. Υπάρχουν πολλές διαφορετικές μορφές διοξειδίου του πυριτίου, όπως συντηγμένος χαλαζίας, καπνισμένο διοξείδιο του πυριτίου, πυριτική πηκτή και αεροπηκτές. Το διοξείδιο του πυριτίου υπάρχει ως ένωση πολλών ορυκτών και ως συνθετικό προϊόν. Το διοξείδιο του πυριτίου βρίσκεται πιο συχνά στη φύση ως χαλαζίας και σε διάφορους ζωντανούς οργανισμούς. Το διοξείδιο του πυριτίου λαμβάνεται με εξόρυξη και καθαρισμό χαλαζία. Οι τρεις κύριες μορφές άμορφου διοξειδίου του πυριτίου είναι το πυρογενές διοξείδιο του πυριτίου, το κατακρημνισμένο διοξείδιο του πυριτίου και το πυριτικό πήκτωμα.

καπνισμένο διοξείδιο του πυριτίου / πυρογενές διοξείδιο του πυριτίου

Η καύση τετραχλωριούχου πυριτίου (SiCl4) σε φλόγα υδρογόνου πλούσια σε οξυγόνο παράγει καπνό SiO2 – καπνισμένο διοξείδιο του πυριτίου. Εναλλακτικά, η εξάτμιση χαλαζιακής άμμου σε ηλεκτρικό τόξο 3000 °C, παράγει επίσης καπνισμένο διοξείδιο του πυριτίου. Και στις δύο διαδικασίες, τα προκύπτοντα μικροσκοπικά σταγονίδια άμορφου πυριτίου συγχωνεύονται σε διακλαδισμένα, αλυσιδωτά, τρισδιάστατα δευτερεύοντα σωματίδια. Αυτά τα δευτερεύοντα σωματίδια στη συνέχεια συσσωματώνονται σε μια λευκή σκόνη με εξαιρετικά χαμηλή χύδην πυκνότητα και πολύ μεγάλη επιφάνεια. Το μέγεθος των πρωτογενών σωματιδίων του μη πορώδους καπνισμένου διοξειδίου του πυριτίου κυμαίνεται μεταξύ 5 και 50 nm. Το καπνισμένο διοξείδιο του πυριτίου έχει πολύ ισχυρό αποτέλεσμα πάχυνσης. Ως εκ τούτου, το καπνισμένο διοξείδιο του πυριτίου χρησιμοποιείται ως πληρωτικό σε ελαστομερές σιλικόνης και ρύθμιση ιξώδους σε χρώματα, επιχρίσματα, κόλλες, μελάνια εκτύπωσης ή ακόρεστες πολυεστερικές ρητίνες. Το καπνισμένο διοξείδιο του πυριτίου μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία για να γίνει υδρόφοβο ή υδρόφιλο είτε για οργανικές υγρές είτε για υδατικές εφαρμογές. Το υδρόφοβο διοξείδιο του πυριτίου είναι ένα αποτελεσματικό συστατικό αντιαφριστικού (αντιαφριστικός παράγοντας).
Κάντε κλικ εδώ, για να διαβάσετε σχετικά με την απαέρωση υπερήχων και την αποαφριστική.
Καπνισμένος αριθμός CAS πυριτίου 112945-52-5

Αναθυμιάσεις πυριτίου / Μικροπυρίτιο

Ο καπνός πυριτίου είναι μια εξαιρετικά λεπτή σκόνη νανο-μεγέθους, γνωστή και ως μικρο-διοξείδιο του πυριτίου. Ο καπνός του πυριτίου δεν πρέπει να συγχέεται με το καπνισμένο διοξείδιο του πυριτίου. Η διαδικασία παραγωγής, η μορφολογία των σωματιδίων και τα πεδία εφαρμογής του καπνού του πυριτίου είναι όλα διαφορετικά από εκείνα του καπνισμένου πυριτίου. Ο καπνός του πυριτίου είναι μια άμορφη, μη κρυσταλλική, πολύμορφη μορφή του SiO2. Ο καπνός του πυριτίου αποτελείται από σφαιρικά σωματίδια με μέση διάμετρο σωματιδίων 150 nm. Η πιο σημαντική εφαρμογή του καπνού πυριτίου είναι ως ποζολανικό υλικό για σκυρόδεμα υψηλής απόδοσης. Προστίθεται στο σκυρόδεμα τσιμέντου Portland για τη βελτίωση των ιδιοτήτων του σκυροδέματος, όπως αντοχή σε θλίψη, αντοχή σε δεσμό και αντοχή στην τριβή. Πέρα από αυτό, ο καπνός πυριτίου μειώνει τη διαπερατότητα του σκυροδέματος σε ιόντα χλωρίου. Αυτό προστατεύει τον ενισχυτικό χάλυβα του σκυροδέματος από τη διάβρωση.
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με την υπερηχητική ανάμειξη τσιμέντου και καπνού πυριτίου, κάντε κλικ εδώ!
Silica Fume Αριθμός CAS: 69012-64-2, Silica Fume EINECS αριθμός: 273-761-1

Κατακρημνισμένο διοξείδιο του πυριτίου

Το κατακρημνισμένο διοξείδιο του πυριτίου είναι λευκή σκόνη συνθετική άμορφη μορφή του SiO2. Το κατακρημνισμένο διοξείδιο του πυριτίου χρησιμοποιείται ως πληρωτικό, μαλακτικό ή βελτίωση της απόδοσης σε πλαστικά ή καουτσούκ, π.χ. ελαστικά. Άλλες χρήσεις περιλαμβάνουν τον καθαρισμό, πάχυνση ή στίλβωση παράγοντα σε οδοντόκρεμες.
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με την ανάμειξη υπερήχων στην κατασκευή οδοντόκρεμας, κάντε κλικ εδώ!
Τα πρωτογενή σωματίδια καπνισμένου διοξειδίου του πυριτίου έχουν διάμετρο μεταξύ 5 και 100 nm, ενώ το μέγεθος του συσσωματώματος είναι έως 40 μm με μέσο μέγεθος πόρων μεγαλύτερο από 30 nm. Όπως το πυρογενές διοξείδιο του πυριτίου, το κατακρημνισμένο διοξείδιο του πυριτίου ουσιαστικά δεν είναι μικροπορώδες.
Το καπνισμένο διοξείδιο του πυριτίου παράγεται με καθίζηση από διάλυμα που περιέχει πυριτικά άλατα. Μετά από αντίδραση ουδέτερου πυριτικού διαλύματος με ανόργανο οξύ, προστίθενται διαλύματα θειικού οξέος και πυριτικού νατρίου ταυτόχρονα με ανάδευση, όπως υπερηχητική ανάδευση, στο νερό. Το διοξείδιο του πυριτίου καθιζάνει σε όξινες συνθήκες. Εκτός από παράγοντες, όπως η διάρκεια της βροχόπτωσης, ο ρυθμός προσθήκης αντιδρώντων, η θερμοκρασία και η συγκέντρωση και το pH, η μέθοδος και η ένταση της ανάδευσης μπορεί να μεταβάλει τις ιδιότητες του πυριτίου. Η ηχομηχανική ανάδευση σε θάλαμο υπερηχητικού αντιδραστήρα είναι μια αποτελεσματική μέθοδος για την παραγωγή ενός σταθερού και ομοιόμορφου μεγέθους σωματιδίων. Υπερήχων ανάδευση σε υψηλές θερμοκρασίες αποφεύγει το σχηματισμό ενός σταδίου πηκτής.
Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την υπερηχητικά υποβοηθούμενη κατακρήμνιση νανοϋλικών, όπως το κατακρημνισμένο διοξείδιο του πυριτίου, κάντε κλικ εδώ!
Κατακρημνισμένο διοξείδιο του πυριτίου Αριθμός CAS: 7631-86-9

Κολλοειδές διοξείδιο του πυριτίου / κολλοειδές πυριτίου

Το κολλοειδές διοξείδιο του πυριτίου είναι ένα εναιώρημα λεπτών μη πορωδών, άμορφων, κυρίως σφαιρικών σωματιδίων διοξειδίου του πυριτίου σε υγρή φάση.
Οι πιο κοινές χρήσεις των κολλοειδών πυριτίου είναι ως βοήθημα αποστράγγισης στη χαρτοποιία, λειαντικό για στίλβωση πλακιδίων πυριτίου, καταλύτης σε χημικές διεργασίες, απορροφητικό υγρασίας, πρόσθετο σε επικαλύψεις ανθεκτικές στην τριβή ή επιφανειοδραστικό για κροκίδωση, πήξη, διασπορά ή σταθεροποίηση.
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με το κολλοειδές διοξείδιο του πυριτίου στις ανθεκτικές στην τριβή πολυμερείς επιστρώσεις, κάντε κλικ εδώ!

Η παραγωγή κολλοειδούς διοξειδίου του πυριτίου είναι μια διαδικασία πολλαπλών σταδίων. Η μερική εξουδετέρωση ενός αλκαλικού-πυριτικού διαλύματος οδηγεί στο σχηματισμό πυρήνων πυριτίου. Οι υπομονάδες των σωματιδίων κολλοειδούς διοξειδίου του πυριτίου κυμαίνονται συνήθως μεταξύ 1 και 5 nm. Ανάλογα με τις συνθήκες πολυμερισμού, αυτές οι υπομονάδες μπορούν να ενωθούν μεταξύ τους. Μειώνοντας το pH κάτω από 7 ή με την προσθήκη αλατιού, οι μονάδες τείνουν να συγχωνεύονται σε αλυσίδες, οι οποίες συχνά ονομάζονται πηκτές πυριτίου. Διαφορετικά, οι υπομονάδες παραμένουν διαχωρισμένες και αναπτύσσονται σταδιακά. Τα προκύπτοντα προϊόντα ονομάζονται συχνά sols πυριτίου ή κατακρημνισμένο διοξείδιο του πυριτίου. Ένα κολλοειδές εναιώρημα διοξειδίου του πυριτίου σταθεροποιείται με ρύθμιση του pH και στη συνέχεια συμπυκνώνεται, π.χ. με εξάτμιση.
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τα sonomechanical αποτελέσματα στις διαδικασίες sol-gel, κάντε κλικ εδώ!

Κίνδυνος για την υγεία του πυριτίου

Το ξηρό ή αερομεταφερόμενο κρυσταλλικό διοξείδιο της σιλικόνης είναι καρκινογόνο για τον ανθρώπινο πνεύμονα που μπορεί να προκαλέσει σοβαρή πνευμονική νόσο, καρκίνο του πνεύμονα ή συστηματικά αυτοάνοσα νοσήματα. Όταν η σκόνη διοξειδίου του πυριτίου εισπνέεται και εισέρχεται στους πνεύμονες προκαλεί το σχηματισμό ουλώδους ιστού και μειώνει την ικανότητα των πνευμόνων να λαμβάνουν οξυγόνο (πυριτίαση). Η διαβροχή και η διασπορά του SiO2 σε υγρή φάση, π.χ. με ομογενοποίηση υπερήχων, εξαλείφει τον κίνδυνο εισπνοής. Επομένως, ο κίνδυνος ενός υγρού προϊόντος που περιέχει SiO2 να προκαλέσει πυριτίαση είναι πολύ χαμηλός. Χρησιμοποιήστε κατάλληλο εξοπλισμό ατομικής προστασίας όταν χειρίζεστε διοξείδιο του πυριτίου σε μορφή ξηρής σκόνης!

Λογοτεχνία