Hielscher – Tecnología de Ultrasonidos

Dispersión de sílice (SiO2) por ultrasonidos

La sílice se utiliza en diversas industrias por su resistencia a la abrasión, aislamiento eléctrico y alta estabilidad térmica. La dispersión ultrasónica ayuda a utilizar el potencial de la sílice mejorando la calidad de la dispersión.

Aplicaciones de la sílice

Sílice (SiO2) es un cerámica multifuncional material que se está utilizando en varias industrias para mejorar las superficies y propiedades mecánicas de diversos materiales. Se utiliza como embudo, aditivo de rendimiento, modificador reológico o auxiliar tecnológico en muchas formulaciones de productos, como pinturas & recubrimientos, plásticos, caucho sintético, adhesivos, selladores o materiales de aislamiento. En particular, el humo de sílice (dióxido de silicio amorfo) o microsílice está siendo para mejorar la calidad del hormigón. resistencia al hormigón y durabilidad. El humo de sílice también se utiliza en hormigones refractarios para reducir la porosidad y mejorar la resistencia mediante un mejor empaquetado de las partículas.

Dispersión de sílice

La sílice está disponible en una amplia gama de hidrófilo y hidrofóbica se forma y se utiliza típicamente en tamaño de partícula extremadamente fina. Típicamente la sílice no se dispersa bien después de la humectación. También añade muchas microburbujas a la formulación del producto.

Para la mayoría de las aplicaciones de sílice, un dispersión buena y uniforme es importante. En particular cuando se utiliza en recubrimientos y lacas para mejorar la resistencia a los arañazoslas partículas de sílice tienen que ser lo suficientemente pequeñas como para no interferir con la luz visible. evitar la neblina y mantener la transparencia. Para la mayoría de los revestimientos, la sílice debe ser inferior a 40 nm para cumplir este requisito. Para otras aplicaciones, la aglomeración de partículas impide que cada una de ellas interactúe con el medio circundante.

Se me ha demostrado que el procesamiento ultrasónico más eficaz en la dispersión de sílice que otros métodos de mezcla de alto cizallamiento. La imagen de abajo muestra un resultado típico de la dispersión ultrasónica de sílice fumada en agua. Las mediciones se obtuvieron utilizando un Malvern Mastersizer 2000.

Distribución del tamaño de las partículas de sílice en solución acuosa antes y después de la ecografía

Comenzando (curva verde) con un tamaño de partícula de aglomerado de más de 200 micras (D50), la mayoría de las partículas se redujeron a menos de 200 nanómetros. La obvia cola a la derecha, resulta de la composición del material (aglomerados y primarios más grandes). Mientras que los aglomerados se reducen fácilmente, se necesita un proceso más largo para moler las partículas primarias más grandes.

Eficiencia de procesamiento en la reducción del tamaño de la sílice

La eficiencia de procesamiento del ultrasonido en la dispersión de la sílice se comparó con otros métodos de mezcla de alto cizallamiento, como el IKA Ultra-Turrax, mediante Pohl y Schubert. Pohl comparó la reducción de tamaño de partícula de Aerosil 90 (2% de peso) en agua usando un Ultra-Turrax (rotor-estator-sistema) en varios ajustes con el de un UIP1000hd (dispositivo ultrasónico) en modo continuo. El siguiente gráfico muestra los resultados.

Comparación de UltraTurrax y Ultrasonido en la Dispersión de Sílice en Agua

Como resultado de su estudio, Pohl concluyó que “A un ritmo constante y específico
energía EV el ultrasonido es más eficaz que el
sistema rotor-estator
.”
y que “La frecuencia de ultrasonidos aplicada en el rango de 20 kHz a 30 kHz no tiene ningún efecto importante en el
proceso de dispersión.”

Las imágenes de abajo muestran los resultados que Pohl obtuvo con los gránulos de sílice congelados por pulverización sónica. (Haga clic en las imágenes para ampliarlas)

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Referencias

  • Markus Pohl, Helmar Schubert (2004): Dispersión y desaglomeración de nanopartículas en soluciones acuosas, 2004 Partec