Nanoosakesed vahas dispergendid – Tee stabiilseid preparaate!
Nanoosakeste dispergeerimine vahamassidesse on oluline, kuid keeruline rakendus katetes, kosmeetikatoodetes, ravimites ja faasimuutusega materjalides. Arvestades sulatatud vahade sisemist viskoossust, nende hüdrofoobsust ja nanoosakeste kalduvust aglomeeruda suure pinnaenergia tõttu, nõuab nanoosakeste-vaha dispersiooni valmistamine oskusteavet. Hielscheri sonikaatorid pakuvad dispersioonivõimsust, täpset kontrollitavust ja skaleeritavust stabiilsete nanoosakeste-vaha dispersioonide valmistamiseks nii laua- kui ka tööstuslikus tootmises.
Nanoosakeste dispergeerimisega vahasse seotud väljakutsed
nanoosakesed – kas metallilised, keraamilised või süsinikupõhised – moodustavad tugevate van der Waalsi vastastikmõjude tõttu kergesti agregaate. Vahas süvendavad neid vastastikmõjusid polaarsete lahustite või stabilisaatorite puudumine. Mehhaaniline segamine või rootori-staatoriga homogenisaatorid osutuvad sageli ebapiisavaks, eriti kui nanoosakeste läbimõõt on alla 100 nm või kui on vaja suurt koormust. Homogeenne dispersioon nõuab energiat, mis suudab aglomeere nanoskaalal lõhkuda ja samal ajal osakeste pinda vahakeskkonnaga niisutada.
Hielscheri sondi tüüpi sonikaatorid toodavad stabiilseid parafiinvaha nanoemulsioone.
Ultraheli nano-dispersiooni mehhanism
Ultraheli dispersiooni märkimisväärne tõhusus seisneb akustilise kavitatsiooni ainulaadses töömehhanismis. Probe-tüüpi sonikaatorid tekitavad intensiivseid kavitatsioonijõude, kui suure intensiivsusega, madala sagedusega ultrahelilained levivad läbi vedeliku, nt sulatatud vaha. Kavitatsiooni ajal toimuv mullide kokkuvarisemine tekitab lokaalseid kuumaid kohti koos äärmuslike nihkekraadidega, lööklaineid ja mikrojette. Need mööduvad jõud ületavad osakestevahelise haardumise ja deaglomeerivad tõhusalt nanoosakeste klastreid.
Lisaks sellele suurendab ultrahelitamine nanoosakeste pindade niisutamist vahasulast. Kavitatsioonimullide korduv kokkuvarisemine vähendab piiripinna pinget, võimaldades vahamolekulidel tungida osakeste vaha vahale ja stabiliseerida neid steriilselt.
Ultraheli abil valmistatud vaha nanodispersioonide rakendused
Võime homogeenselt dispergeerida nanoosakesi vahas avab teed mitmekülgsete rakenduste jaoks:
- Pinnakatted ja poleerimisvahendid: Ränidioksiidi või alumiiniumoksiidi nanoosakeste lisamine suurendab kõvadust, kriimustuskindlust ja läiget.
- Kosmeetilised preparaadid: Titaandioksiidi või tsinkoksiidi nanoosakesed annavad UV-kaitset, säilitades samas läbipaistvuse.
- Faasimuutusega materjalid (PCM): Grafeen, süsiniknanotorud või metalloksiidid suurendavad soojusjuhtivust, parandades energiasüsteemide soojussalvestuse tõhusust.
- Ravimi manustamine: Lipofiilsed nanoosakesed, mis on vaha sisse põimitud, toimivad aeglase vabanemisega reservuaaridena paiksetes või suukaudsetes preparaatides.
Ultraheli-dispersioonid vaha-nanoosakeste preparaatide jaoks
Ultraheli-dispergeerimine Hielscheri suure jõudlusega sonditüüpi sonikaatorite abil on stabiilse vaha nanodispersiooni tootmiseks usaldusväärne ja skaleeritav tehnika.
Hielscheri sonditüüpi ultrahelisüsteeme kasutatakse laialdaselt nanoosakeste töötlemiseks nende suure töötlemisvõime, täpse parameetrikontrolli ja lineaarse skaleeritavuse tõttu. Olenemata sellest, kas teil on vaja valmistada vaha nanoosakeste dispersioone partiides või pidevas inline-tootmises, pakub Hielscher Ultrasonics ideaalset sonikatsiooniseadet: ultraheli laborihomogenisaatorid on ideaalne vahend teadusuuringuteks ja tootearenduseks, samas kui ultraheli tööstuslikud vooluelemendid võimaldavad toota stabiilseid vaha nanodispersioone, mis vastavad kõrgeimatele kvaliteedistandarditele.
Hielscheri ultraheliseadmetes, mis on ehitatud vastavalt kõrgeimatele kvaliteedistandarditele, on ühendatud vastupidavus, kasutajasõbralikkus ja lihtne integreerimine tööstusprotsessidesse. Need on kavandatud vastupidama nõudlikele keskkondadele, on varustatud tipptasemel tehnoloogiaga, on ISO-sertifitseeritud ja vastavad CE, UL, CSA ja RoHS nõuetele.
- kõrge kasutegur
- Kaasaegne tehnoloogia
- Usaldusväärsuse & töökindlus
- reguleeritav, täpne protsessi juhtimine
- partii & Inline
- mis tahes mahu jaoks
- Intelligentne tarkvara
- nutikad funktsioonid (nt programmeeritav, andmeprotokollide koostamine, kaugjuhtimine)
- lihtne ja ohutu kasutada
- madal hooldus
- CIP (puhas kohapeal)
Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:
| Partii maht | Voolukiirus | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 0.5 kuni 1,5 ml | mujal liigitamata | VialTweeter |
| 1 kuni 500 ml | 10 kuni 200 ml / min | UP100H |
| 10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 kuni 20L | 0.2 kuni 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 kuni 150L | 3 kuni 15L/min | UIP6000hdT |
| mujal liigitamata | 10 kuni 100 L / min | UIP16000hdT |
| mujal liigitamata | Suurem | klaster UIP16000hdT |
Ultraheli emulgeeriv süsteem tööstuslikuks margariini tootmiseks
Kirjandus / Viited
- Szymańska, Iwona; Żbikowska, Anna; Kowalska, Małgorzata; Golec, Krzysztof (2021): Application of Oleogel and Conventional Fats for Ultrasound-assisted Obtaining of Vegan Creams. Journal of Oleo Science 70, 2021.
- Noonim, P.; Rajasekaran, B.; Venkatachalam, K. (2022): Structural Characterization and Peroxidation Stability of Palm Oil-Based Oleogel Made with Different Concentrations of Carnauba Wax and Processed with Ultrasonication. Gels 2022, 8, 763.
- A.R. Horrocks, B. Kandola, G.J. Milnes, A. Sitpalan, R.L. Hadimani (2012): The potential for ultrasound to improve nanoparticle dispersion and increase flame resistance in fibre-forming polymers. Polymer Degradation and Stability, Volume 97, Issue 12, 2012. 2511-2523.
Korduma kippuvad küsimused
Mis on vaha?
Vaha on orgaaniliste, hüdrofoobsete materjalide klass, mis koosneb peamiselt pikaahelalistest süsivesinikest, estritest, rasvhapetest ja alkoholidest. Nad on toatemperatuuril tahked, neil on suhteliselt madalad sulamistemperatuurid ja nad pehmenevad kuumutamisel.
Millised on erinevad vahatüübid?
Erinevate vahatüüpide hulka kuuluvad looduslikud vahad, nagu mesilasvaha, karnauba ja kandelillavaha, naftast või pruunsöest saadud mineraalsed vahad, nagu parafiin, mikrokristalliline ja montanvaha, ning sünteetilised vahad, nagu polüetüleen, Fischer-Tropsch ja amiidvaha.
Milleks kasutatakse vahasid?
Vahasid kasutatakse laialdaselt kõikides tööstusharudes. Nad pakuvad pinnakaitset pinnakatetes ja poleerimisvahades, toimivad struktuuri- ja sideainetena kosmeetika- ja farmaatsiatööstuses, on lahustusvahad ja kaitsekatted toiduainetetööstuses ning toimivad määrdeainetena, liimidena ja faasivahetuse materjalidena energiasalvestuses tehnilistes rakendustes.
Milline on erinevate vahade polaarsus?
Vahade polaarsus sõltub nende keemilisest koostisest. Parafiin ja polüetüleenvaha on suures osas mittepolaarsed, mesilasvaha ja karnaubavaha on estrite ja vabade rasvhapete tõttu nõrgalt polaarsed ning montaan või teatavad sünteetilised vahad on karboksüül- ja amiidifunktsioonide tõttu mõõdukalt polaarsed.
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates Lab kuni tööstuslik suurus.