Ränidioksiidi, tuntud ka kui SiO2, nano-ränidioksiidi või mikro-ränidioksiidi, kasutatakse hambapastas, tsemendis, sünteetilises kummis, suure jõudlusega polümeeris või toiduainetes paksendajana, adsorbendina, paakumisvastase ainena või lõhna- ja maitseainete kandjana. Allpool saate lisateavet nanosilica ja mikrosilika kasutamise kohta ning kuidas ultraheli sonomehaanilised mõjud võivad parandada protsessi efektiivsust ja lõpptoote jõudlust, tehes paremaid ränidioksiidi suspensioone ja hõlbustades ränidioksiidi nanoosakeste sünteesi.

Nano ränidioksiidi (SiO2) ultraheli dispersiooni eelised

Ränidioksiid on saadaval laias valikus hüdrofiilsetel ja hüdrofoobsetel vormidel ning sellel on väga peen osakeste suurus paar mikromeetrit alla mõned nanomeetrid. Tavaliselt ränidioksiid ei ole hästi hajutatud pärast märgumist. Samuti lisab palju mikromullid toote koostis. Ultraheli on tõhus protsessi tehnoloogia hajutada mikro-ränidioksiidi ja nano-ränidioksiidi ja eemaldada lahustunud gaasi ja mikromullid koostis.

Ultraheli dispersioon on tehnika, mis kasutab suure intensiivsusega, madala sagedusega ultraheli laineid, et hajutada ja deagglomereerida osakesi vedelas keskkonnas. Ränidioksiidi ja nano-ränidioksiidi dispersiooni osas pakub ultraheli dispersioon mitmeid eeliseid:
 

Ränidioksiidi osakeste suuruse tähtsus

Paljude nano- või mikro-suuruse ränidioksiidi rakenduste jaoks on väga oluline hea ja ühtne dispersioon. Sageli on vaja monodispergeerimissuspensiooni, nt osakeste suuruse mõõtmiseks. Eelkõige kriimustuste ja polümeeride tindi- või pinnakattevahendites ja polümeerides kriimustuskindluse parandamiseks peavad ränidioksiidiosakesed olema piisavalt väikesed, et mitte häirida nähtavat valgust, et vältida hägususe vältimist ja säilitada läbipaistvust. Enamiku katete puhul peavad ränidioksiidiosakesed selle nõude täitmiseks olema väiksemad kui 40 nm. Muudeks rakendusteks takistab ränidioksiidi osakeste aglomeratsioon iga üksiku ränidioksiidiosakese suhtlemist ümbritseva teega.
Ultraheli homogenisaatorid on dispergeerivas ränidioksiidis efektiivsemad kui teised suure nihkega segamismeetodid, nagu pöördsegistid või paagi agitaatorid. Alloleval pildil on kujutatud aurustatud ränidioksiidi ultraheli hajutamise tüüpiline tulemus vees.

Aurustatud ränidioksiidi ultraheli dispersioon vees

Töötlemise efektiivsus ränidioksiidi suuruse vähendamisel

Nano-ränidioksiidi ultraheli dispersioon on parem kui teised suure nihkega segamismeetodid, näiteks IKA Ultra-Turrax. Ultraheli toodab väiksema ränidioksiidi osakeste suuruse ja ultrahelisuspensioone, mis on energiatõhusamam tehnoloogia. Pohl ja Schubert võrdlesid Aerosil 90 (2% wt) osakeste suuruse vähendamist vees Ultra-Turrax(rootor-stator-süsteem) abil Hielscher UIP1000hd (1kW ultraheli seade) osakeste suuruse vähendamist. Allolev graafiline graafik näitab ultraheli protsessi suurepäraseid tulemusi. Selle tulemusena oma uuringu Pohl järeldusele, et "On pidev konkreetne energia EV ultraheli on tõhusam kui rootor-stator-süsteemi." Energiasäästlikkus ja ränidioksiidi osakeste suuruse ühtlus on äärmiselt olulised tootmisprotsessides, kus tootmiskulud, protsessi võimsus ja toote kvaliteediaine.

Ultraheli vs Ultra-turrax ränidisperdamise jaoks

Allolevad pildid näitavad tulemusi, mida Pohl sai pihustatud külmkuivatatud ränidioksiidi graanulite ultraheliga töötlemisel.

Vasakul: REM-pildid pihustuskülmutatud ränidioksiidi graanulitest enne ultraheli deagglomeratsiooni
Paremal: TEM-pildid ultraheli hajutatud ränidioksiidi fragmentidest
Uurimus ja pildid: Pohl ja Schubert, 2004)

Suure jõudlusega ultraheli dispergeerijad kvaliteetsete ränidioksiidi preparaatide jaoks

Hielscher Ultrasonics on Saksa pereettevõte, mis on spetsialiseerunud suure jõudlusega ultraheli homogenisaatorite arendamisele, tootmisele ja tarnimisele vedelike, tahkete suspensioonide ja pastade raviks. Hielscheri ultraheli homogenisaatorid töötlevad usaldusväärselt ränidioksiidi läga ja muid nano-supensione, et saada soovitud spetsifikatsioon. Isegi väga tundlikke, abrasiivseid või väga viskoosseid tootepreparaate saab ultraheli abil tõhusalt hajutada ja deagglomeratsiooni. Meie täiustatud ultrasonikaatorid on äärmiselt mitmekülgsed ja pakuvad keerukaid partii- ja inline-ravi võimalusi. Usaldusväärselt kõrged kvaliteedistandardid ja reprodutseeritavad tulemused on ultraheli ränidioksiidi dispersiooni põhijooned.
Hielscheri tipptasemel tööstusliku kvaliteediga ultrasonikaatoritel on nutikas ja kasutajasõbralik menüü, programmeeritavad seaded, automaatne andmete protokollimine integreeritud SD-kaardil, brauseri kaugjuhtimispult ja kõrge töökindlus.
Amplituud on ultraheli töötlemisel kõige mõjukam parameeter. Amplituud viitab ultraheli laine maksimaalsele nihkele või tipp-tipp-liikumisele. Ultraheli dispersiooni, deagglomeratsiooni ja märgjahvatamise jaoks on sageli vaja kõrgeid amplituudi, et rakendada piisavat energiat osakeste suuruse vähendamiseks. Hielscheri tööstuslikud ultraheli protsessorid võivad pakkuda erakordselt kõrgeid amplituudi. Amplituudid kuni 200 μm saab hõlpsasti pidevalt käivitada 24/7 operatsioonis. Veelgi suuremate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid.
Väikesest ja keskmise suurusega R-st&D ja piloot ultrasonikaatorid tööstuslikele süsteemidele kaubandusliku ränidioksiidi tootmiseks pidevas režiimis, Hielscher Ultrasonicsil on õige ultraheli protsessor, mis katab teie nõuded suurepärase ränidioksiidi töötlemiseks.

Disain, tootmine ja nõustamine – Kvaliteet Valmistatud Saksamaal

Hielscheri ultrasonikaatorid on tuntud oma kõrgeimate kvaliteedi- ja disainistandardite poolest. Vastupidavus ja lihtne kasutamine võimaldavad meie ultrasonikaatorite sujuvat integreerimist tööstusrajatistesse. Karmid tingimused ja nõudlikud keskkonnad on Hielscheri ultrasonikaatorite poolt kergesti käsitsetavad.

Hielscher Ultrasonics on ISO sertifitseeritud ettevõte ja paneb erilist rõhku suure jõudlusega ultrasonikaatoritele, millel on tipptasemel tehnoloogia ja kasutajasõbralikkus. Loomulikult on Hielscheri ultrasonikaatorid CE-nõuetele vastavad ja vastavad UL, CSA ja RoHs nõuetele.

Alljärgnev tabel annab teile ülevaate meie ultrahelihitiste ligikaudse töötlemisvõimsusest:

Mis on ränidioksiid (SiO2, ränidioksiid)?

Räni on keemiline ühend, mis koosneb ränist ja hapnikust keemilise valemiga SiO2 või ränidioksiidist. Seal on palju erinevaid ränidioksiidi vorme, nagu sulatatud kvarts, aurutatud ränidioksiid, silikageel ja aerogeelid. Ränidioksiid on mitme mineraali ja sünteetilise toote ühend. Ränidioksiidi leidub looduses kõige sagedamini kvartsina ja erinevates elusorganismides. Ränidioksiid saadakse kvartsi kaevandamisel ja puhastamisel. Amorfse ränidioksiidi kolm peamist vormi on pürogeensed ränidioksiidid, sadestunud ränidioksiid ja silikageel.

Suitsutatud ränidioksiid / pürogeensed ränidioksiidid

Põletamine räni tetrakloriidi (SiCl4) hapnikurikas vesinikleek toodab suitsu SiO2 – suitsutatud ränidioksiidi ga. Teise aurustamise kvartsliiv 3000 °C elektrikaar, toodab aurustatud ränidioksiidi ka. Mõlemas protsessis, saadud mikroskoopilised tilgad amorfne ränidioksiidi kaitsme hargnenud, ahelaline, kolmemõõtmeline teisese osakesed. Need teisesed osakesed seejärel aglomeraadi valgeks pulbriks, millel on äärmiselt madal puistetihedus ja väga kõrge pindala. Mittepoorse aurutatud ränidioksiidi esmane osakeste suurus on vahemikus 5–50 nm. Aurustatud ränidioksiid on väga tugev paksenemine mõju. Seega kasutatakse aurutatud ränidioksiidi silikoonelastomeerina täiteainena ja viskoossuse reguleerimist värvides, katetes, liimides, trükivärvides või küllastumata polüestervaigudes. Aurustatud ränidioksiidi võib töödelda, et muuta see hüdrofoobseks või hüdrofiilseks kas orgaanilisevedeliku või vesilahuse jaoks. Hüdrofoobne ränidioksiid on tõhus defoamer komponent (vahutamisvastane aine).
Klõpsake siin, et lugeda ultraheli degaseerimise ja defoaming kohta.
Aurutatud ränidioksiidi CASi number 112945-52-5

Ränidioksiid / mikrosilikaat

Ränidioksiid on ülipeen nano-suurus pulber, mida tuntakse ka mikro-ränidioksiidina. Ränidioksiidi ei tohi segi ajada aurutatud ränidioksiidiga. Tootmisprotsessi, osakeste morfoloogia ja ränidioksiidi auru kasutamise väljad erinevad kõik aurustatud ränidioksiidi omadest. Ränidioksiid on SiO2 amorfne, mittekristalne polümorfvorm. Ränidioksiidfucmid koosnevad sfäärilistest osakestest, mille osakeste keskmine läbimõõt on 150 nm. Kõige silmatorkavam kohaldamise ränidioksiidi auru on nagu pozzolanic materjali suure jõudlusega betoon. See lisatakse Portland tsement betoon parandada konkreetseid omadusi, nagu survetugevus, võlakirja tugevus, ja kulumiskindlus. Peale selle vähendab ränidioksiidauru betooni läbilaskvust kloriidioonidesse. See kaitseb tugevdavat terast betooni korrosiooni.
Lisateavet tsemendi ja ränidioksiidi auru ultraheli segamise kohta leiate siit!
Räniaurude CASi number: 69012-64-2, ränidioksiid EINECS arv: 273-761-1

Sadestunud ränidioksiid

Sadestunud ränidioksiid on valge pulbersünteetiline amorfne SiO2 vorm. Sadestatud ränidioksiidi kasutatakse täiteainena, pehmendajana või plasti või kummi jõudluse parandamiseks, nt rehvid. Muud kasutusalad hõlmavad hambapastades puhastus-, paksenemis- või poleerimisvahendit.
Hambapasta tootmise ultraheli segamise kohta lisateabe saamiseks klõpsake siin!
Aurustatud ränidioksiidi primaarosakeste läbimõõt on 5–100 nm, aglomeraadi suurus on kuni 40 μm, mille keskmine poori suurus on suurem kui 30 nm. Nagu pürogeense ränidioksiidi, sadestatud ränidioksiid ei ole sisuliselt mikropoorne.
Aurustatud ränidioksiidi tekib sadestumisel silikaatsooli sisaldavast lahusest. Pärast neutraalse silikaatlahuse reageerimist mineraalhappe, väävelhappe ja naatriumsilikaatlahustega lisatakse samaaegselt agitatsiooniga, näiteks ultraheli agitatsiooniga, veele. Ränisadetsihappelistes tingimustes. Lisaks teguritele, nagu sadestamise kestus, reaktorite lisamise kiirus, temperatuur ja kontsentratsioon ning pH, võib agitatsiooni meetod ja intensiivsus ränidioksiidi omadusi muuta. Sonomehaaniline agitatsioon ultraheli reaktori kambris on tõhus meetod järjepideva ja ühtlase osakeste suuruse loomiseks. Ultraheli agitatsioon kõrgendatud temperatuuridel väldib geeli moodustumist.
Lisateavet nanomaterjalide ultraheli abil sademete kohta, nagu sadestunud ränidioksiid, klõpsake siin!
Sadestunud ränidioksiidi CASi number: 7631-86-9

Kolloidne ränidioksiid / kolloidne ränidioksiid

Kolloidne ränidioksiid on peenete poorsete, amorfsete, enamasti sfääriliste ränidioksiidiosakeste suspensioon vedelas faasis.
Kõige tavalisemad kasutusviisid ränikolloidid on drenaaž abi paberivalmistamisel, abrasiivne ränivahvli poleerimine, katalüsaator keemilistes protsessides, niiskuse absorbent, aditiivse kulumiskindlusega katted või pindaktiivne aine flokulatsiooni, koagulatsiooni, dispergeerimise või stabiliseerimise jaoks.
Lisateavet kolloidne ränidioksiid kulumiskindlus polümeerkatted, palun kliki siia!

Kolloidse ränidioksiidi tootmine on mitmeastmeline protsess. Leelise-silikaatlahuse osaline neutraliseerimine viib ränidioksiidituumade moodustumiseni. Kolloidse ränidioksiidi osakeste alamühikud on tavaliselt vahemikus 1–5 nm. Sõltuvalt polümerisatsiooni tingimustest saab need allüksused ühendada. Vähendades pH alla 7 või lisades soola üksused kipuvad kaitsme kokku ahelad, mida sageli nimetatakse silikageelid. Muidu jäävad allüksused lahus ja kasvavad järk-järgult. Saadud tooteid nimetatakse sageli ränidioksiidi siid või sadestunud ränidioksiid. Kolloidne ränidioksiidisuspensioon stabiliseeritakse pH reguleerimise teel ja seejärel kontsentreeritakse, nt aurustumise teel.
Lisateavet sonomehaanilised mõjud sol-gel protsessid, palun kliki siia!

Ränidioksiidi terviserisk

Kuiv või õhus leviva kristalliline silikoondioksiid on inimese kopsukantserogeen, mis võib põhjustada raskeid kopsuhaigusi, kopsuvähki või süsteemseid autoimmuunhaigusi. Kui silikaattolm on sisse hingata ja siseneb kopsud see põhjustab teket armkude ja vähendab kopsude võimet võtta hapnikku (Silikoos). SiO2 märgamine ja dispersioon vedelasse faasi, nt ultraheli homogeniseerimise teel, kõrvaldab sissehingamise ohu. Seetõttu on SiO2 sisaldava vedela ravimi risk silikoosi põhjustamiseks väga väike. Palun kasutage sobivaid isikukaitsevahendeid, kui käidelda ränidioksiidi kuiva pulbrina!

Kirjandus