Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Emulsiones de cera con energía ultrasónica

  • Cuando la cera se dispersa en forma de gotitas nano con una distribución muy homogénea, se obtiene un estables emulsiones de cera.
  • homogeneizadores ultrasónicos generan fuerzas de cizallamiento elevadas y son sistemas fiables y robustos para producir cera nano-emulsiones estables.
  • Hielscher Ultrasonics’ ultrasonicators de alto cizallamiento proporcionan emulsiones superiores para diversas industrias.

Las emulsiones de cera ultrasónicos

cizalladura ultrasónica crea nano-gotasaltas fuerzas de cizallamiento generadas por ultrasonidos proporcionan la energía necesaria para producir emulsiones de cera de tamaño nano, por ejemplo nanoemulsiones de cera de parafina estables.
Sub-micron y emulsiones nano y dispersiones se pueden formular usando una combinación de varias ceras con el fin de obtener un producto superior con muy altas funcionalidades (por ejemplo lubriaction, resistencia al agua, resistencia al rayado, etc.).
Las fuerzas de cizallamiento elevadas de homogeneizadores ultrasónicos permiten producir formulaciones de ceras listas para el uso estables con partículas en el equilibrio. Los resultados de emulsificación ultrasónicas en partículas de tamaño nanométrico y una distribución uniforme.

emulsionante ultrasónico entregar resultados superiores:

  • muy pequeños tamaños de gota con menos de 100 nm
  • Las emulsiones estables
  • la vida de almacenamiento prolongada (estabilidad mecánica)
  • una mayor eficacia
  • control de proceso exacto

Ultrasónica cera de parafina Nanoemulsión

¿Cómo preparar una emulsión de cera de parafina estables
La emulsión de cera de tamaño nanométrico está formulada a partir de cera de parafina fundida (como fase oleosa), agua destilada y SDS aniónico como surfactante. Para formar una premezcla gruesa, la cera, el agua y el surfactante se homogeneizan utilizando un agitador magnético a 1000 rpm. Por lo tanto, el tensioactivo (concentración 10 mg/ml de emulsión) y el agua se mezclan en un vaso y se calientan a unos 65-70ºC. Luego, la parafina se agrega por gota manteniendo una fracción de volumen de fase oleosa de 0,2 bajo agitación magnética.
Después de la adición completa de la cera de parafina, la emulsión pre-mezclado grueso se somete a sonicación con un homogeneizador de sobremesa ultrasónico UIP1000hdT (1000W, 20 kHz) durante aprox. 15 minutos. El proceso de emulsificación por ultrasonidos resulta en una waxemulsion nano con una muy alta estabilidad.

celda de flujo de vidrio a emulsionante ultrasónico UIP1000hdT para la producción de emulsiones de cera (Haga clic para agrandar!)

emulsión de cera en el reactor inline ultrasónico

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surfactantes

Las emulsiones de cera se pueden estabilizar por cualquiera de un mecanismo estérico (utilizando emulsionantes no iónicos) o mediante un mecanismo electrostático (usando emulsionantes iónicos, más a menudo aniónicos). La combinación de emulsionantes aniónicos y no iónicos proporciona la emulsión la estabilidad óptima, porque las partículas de cera están protegidos a través de ambos mecanismos de estabilización. Esto se conoce como el mecanismo de estabilización electro-estérico.
Para la emulsión de ceras, diversos emulsionantes o agentes tensioactivos, que pueden ser aniónicos, catiónicos o no iónicos, se puede utilizar. Los tensioactivos más comúnmente usados ​​son etoxilatos de alcoholes grasos como agentes tensioactivos no iónicos, ya que ofrecen una estabilidad extraordinaria contra agua dura, pH-choques y electrolitos. Para otras características específicas del material, varios otros se utilizan, por ejemplo, tensioactivos aniónicos para una mejor hidrofobicidad o tensioactivos catiónicos para una mejor adherencia.
Nota: El más pequeño de las gotitas, se requiere que el más tensioactivo para cubrir la superficie de la gota desde el / relación V S de las esferas es la siguiente: S / V = ​​3 / R. Para cualquier aumento, x * l o x * r en longitud o radio, el aumento en el área superficial es x al cuadrado (x2) Y el aumento en el volumen x es al cubo (x3).

Formular con emulsiones y dispersiones de cera

homogeneizadores ultrasónicos no sólo se utilizan para formar emulsiones de cera / dispersiones – que se utilizan para procesar las emulsiones de cera en medidas adicionales para incorporar la emulsión como un aditivo en el producto final (por ejemplo, revestimientos, lacas, pinturas, cosméticos, etc).

Pesados ​​homogeneizadores ultrasónicos

Hielscher ultrasonido es hoy en todo el mundo conocido proveedor de homogeneizadores de ultrasonidos de alta potencia. Nuestros ultrasonicators se pueden encontrar en todo el mundo tan fiable y robusto “caballos de trabajo” en la industria química, farmacéutica, cosmética y alimentaria. Hielscher de ultrasonicators de grado industrial crear muy altas amplitudes de hasta 200μm (y superior a la vista) con el fin de generar una intensa cavitación y de alta cizalladura. Como resultado, se producen emulsiones nano ultra-finas y dispersiones con distribuciones de partículas muy estrechos. Nuestros sistemas de ultrasonidos de alta potencia ayudan a obtener una calidad superior de sus formulaciones de cera.
La robustez de equipos de ultrasonidos de Hielscher permite 24/7 operación en servicio pesado y en entornos exigentes.

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
0,5 a 1,5 mL n.a. VialTweeter
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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Hielscher's ultrasonicators from lab to industrial scale deliver the required sonication power for nanoemulsions. (Click to enlarge!)

procesador ultrasónico 1,5 kW Potente UIP15000hd

Literatura/Referencias

  • Behrend, O .; Ax, K .; Schubert, H. (2000): Influencia de la viscosidad de la fase continua en la emulsificación por ultrasonido. Ultrason Sonochem. 7 (2), 2000. 77-85.
  • Hosseini S .; Tarzi B. G .; Gharachorloo M .; Ghavami M .; Bakhoda H. (2015): Optimización de la estabilidad del aceite de linaza en agua nanoemulsiones Generado por emulsificación ultrasónica Utilizando la metodología de superficie de respuesta (RSM). Orient J Chem 31 (2), 2015.
3 pasos hasta el éxito mediante el procesamiento por ultrasonidos: viabilidad - optimización - escalado (clic para ampliar)

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Información interesante

Cera

Las ceras se definen como una clase diversa de compuestos orgánicos que son sólidos hidrofóbicos y maleables a temperaturas cercanas al ambiente. Las ceras están compuestas de varios componentes incluyendo hidrocarburos (alcanos y alquenos normales o ramificados), cetonas, diketonas, alcoholes primarios y secundarios, aldehídos, ésteres de esteroles, ácidos alcanoicos, terpenos (escualeno) y monoésteres (ésteres de cera). La composición química de las ceras es compleja y variable, pero en general las ceras contienen una proporción relativamente alta de alcanos y los hidrocarburos tienen cadenas de carbono largas o muy largas (de 12 a unos 38 átomos de carbono). Son sólidos en un amplio rango de temperaturas (punto de fusión entre 60°C y 100°C). Cuando se funden, se convierten en un líquido de baja viscosidad.
Se caracterizan por su insolubilidad en agua, pero la solubilidad en disolventes orgánicos no polares. Las ceras se pueden distinguir en ceras naturales (planta-, animal derivado), semi-sintéticos y sintéticos.
Para la producción comercial de ceras, el petróleo crudo es la fuente principal.

Los dos tipos de cera de petróleo más importantes son las ceras de parafina y microcristalinas:
Las ceras de parafina en su mayoría cuenta con un blanco, inodoro, insípido, consistencia sólida cerosa, con un punto de fusión típico entre 46 ° C y 68 ° C (115 ° F y 154 ° F), y una densidad de aprox. 900 kg / m3. Tiene una estructura macrocristalina y es insoluble en agua, pero soluble en éter, benceno, y ciertos ésteres. Las ceras de parafina se derivan de petróleo crudo y contienen entre 20 y 40 átomos de carbono.
cera microcristalina, También conocido como vaselina, se utiliza para múltiples aplicaciones debido a su olor, color, contenido de aceite, la consistencia y la propiedad de unión de aceite.

ceras a-olefina son o bien sintéticamente derivadas de etileno a través de la síntesis de Fischer-Tropsch con un catalizador de Ziegler-Natta o por medio de oligomerización de etileno. ceras alfa-olefina son los más utilizados en los aditivos de aceite lubricante, lubricantes de PVC, velas, productos químicos de perforación de petróleo y cosméticos.

Cera de polietileno (PE-WAX) es un polietileno de ultra bajo peso molecular (ULMWPE) que consiste en cadenas de monómero de etileno. cera de polipropileno (PP-WAX) es un sintético, resina de bajo peso molecular cristalino.
Ambos, olyethylene y polipropileno ceras son homopolímeros y se utilizan principalmente para la formulación de colorantes para plásticos.

ceras de copolímeros tales como derivados de etileno acetato de vinilo (EVA) y etileno-ácido acrílico (EAA) son ampliamente extendido en las formulaciones de recubrimientos, por ejemplo, capas base metálicas.

Ceras y aditivos son ampliamente utilizados para prestar un producto de lubricación / deslizamiento, reología, resistencia a la abrasión, anti-bloqueo / barrera, la resistencia anti-oxidación esmalte o de la estera y / o repelencia al agua.
Las ceras son un componente ampliamente utilizado en muchas industrias, tales como en la producción de productos químicos (por ejemplo fina & química especialidad), recubrimientos, pinturas & tintas, aditivos & modificadores, adhesivos, plásticos & PVC, neumáticos & cauchos, construcción & construcción, dispositivos de control termostático, embalajes, alimentos y cosméticos.

Las ceras naturales:

  • Animal Ceras: cera de abejas, lanolina, sebo, goma laca, esperma de ballena
  • Ceras vegetales: carnauba, candelilla, de soja, de ricino, de salvado de arroz, bayberry, jojoba, etc.

ceras minerales:

  • Las ceras fósiles: ceresina, montana, ozoquerita, la cera de turba
  • Petróleo ceras: parafina, ceras microcristalinas, por ejemplo, petrolato

Sintetizado Ceras:
Ceras sintéticas: polímeros etilénicos por ejemplo polietileno & éter-ésteres de poliol; ceras de poliolefina; ceras de amidas de ácidos grasos; naftalenos clorados; tipo de hidrocarburo, por ejemplo Fischer-Tropsch

emulsión de cera

Una dispersión de emulsión de cera / cera es una mezcla estable de uno o varios ceras en agua. Como ceras y líquidos acuosos son normalmente inmiscibles, tensioactivos y un proceso de mezcla sofisticada, por ejemplo ultrasonidos de potencia, se requiere con el fin de formar una emulsión de cera estable. En términos correctos, una emulsión de cera debe ser llamado una dispersión de cera como ceras son sólidos a temperatura ambiente. Pero puesto que las emulsiones de cera / dispersiones se preparan con ceras fundidas, los términos “Emulsificar” y “emulsión de cera” se utilizan más comúnmente para las formulaciones acuosas de cera, mientras que el término “dispersión de cera” mayormente describe una formulación de cera a base de disolvente.

Emulsión

Una emulsión es un líquido en dispersión líquida de dos o más líquidos inmiscibles.
Una emulsión se puede producir en varios tipos: w / o, o / w, w / o / w, o / w / o
El tipo de emulsión (w / o o o / w) puede ser examinado por un ensayo de dilución. La emulsión puede ser solamente diluyó con la fase continua / externa. Otro método para identificar el tipo de emulsión es mediante pruebas de conductividad. Iónica emulsiones O / W no llevan a cabo, mientras emulsiones O / W conducir la corriente eléctrica.
Para el uso de la CoCl2 prueba de papel de filtro, un filtro de papel se impregna con CoCl2 y se secó (color azul). El color de la CoCl2 papel de filtro se convierte en color rosa cuando se añade una emulsión o / w.