Ränidioksiidi (SiO2) ultraheli dispersioon
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 rohkem teada nanosilika 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 mitmesugustes hüdrofiilsetes ja hüdrofoobsetes vormides ning selle äärmiselt peenosakeste suurus on mõni mikromeeter kuni mõne nanomeetrini. Tavaliselt ei ole ränidioksiid pärast niisutamist hästi hajutatud. Samuti lisab see toote koostisele palju mikromulle. Ultraheli on tõhus protsessitehnoloogia mikro-ränidioksiidi ja nano-ränidioksiidi hajutamiseks ning lahustunud gaasi ja mikromullide eemaldamiseks preparaadist.
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 mikrosuuruses ränidioksiidi rakenduste puhul on hea ja ühtlane dispersioon väga oluline. Sageli on vaja monodispergeeritud ränidioksiidisuspensiooni, näiteks osakeste suuruse mõõtmiseks. Eelkõige trükivärvides või pinnakattevahendites ja kriimustuskindluse parandamiseks mõeldud polümeerides kasutamiseks peavad ränidioksiidiosakesed olema piisavalt väikesed, et mitte segada nähtavat valgust, et vältida hägusust ja säilitada läbipaistvus. Enamiku katete puhul peavad ränidioksiidiosakesed selle nõude täitmiseks olema väiksemad kui 40 nm. Muude rakenduste puhul takistab ränidioksiidiosakeste aglomeratsioon iga üksiku ränidioksiidiosakese suhtlemist ümbritseva keskkonnaga.
Ultraheli homogenisaatorid on dispergeerivas ränidioksiidis efektiivsemad kui teised suure nihkega segamismeetodid, nagu pöörlevad segistid või paagi segistid. Allolev pilt näitab aurustatud ränidioksiidi ultraheli hajutamise tüüpilist tulemust 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 suurusega suspensioone ja ultraheli on energiatõhusam tehnoloogia. Pohl ja Schubert võrdlesid Aerosil 90 (2% wt) osakeste suuruse vähenemist vees, kasutades Ultra-Turraxi (rootor-staator-süsteem) Hielscher UIP1000hd (1kW ultraheli seade) omaga. Allolev graafik näitab ultraheli protsessi suurepäraseid tulemusi. Oma uuringu tulemusena jõudis Pohl järeldusele, et "Konstantse erienergia korral on EV ultraheli efektiivsem kui rootor-staator-süsteem." Energiatõhusus ja ränidioksiidiosakeste suuruse ühtlus on äärmiselt olulised tootmisprotsessides, kus tootmiskulud, protsessi võimsus ja toote kvaliteet on olulised.

Ultraheli vs Ultra-turrax ränidioksiidi dispersiooni 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 puhul 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.
- kõrge kasutegur
- Kaasaegne tehnoloogia
- Usaldusväärsuse & töökindlus
- reguleeritav, täpne protsessi juhtimine
- partii & Inline
- mis tahes mahu jaoks
- Intelligentne tarkvara
- nutikad funktsioonid (nt programmeeritavad, andmeprotokollid, kaugjuhtimispult)
- lihtne ja ohutu kasutada
- madal hooldus
- CIP (puhas kohapeal)
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. Hielscheri ultrasonikaatorid saavad kergesti käsitseda karmid tingimused ja nõudlikud keskkonnad.
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.
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 | UIP16000 |
mujal liigitamata | Suurem | klaster UIP16000 |
Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!

Ultrasonikaator UP400S nanosilikaadi deagglomeratsiooniks.
Uuring ja graafika: Vikash, 2020.
Mis on ränidioksiid (SiO2, ränidioksiid)?
Ränidioksiid on keemiline ühend, mis koosneb ränist ja hapnikust keemilise valemiga SiO2 või ränidioksiid. Ränidioksiidi on palju erinevaid vorme, nagu sulatatud kvarts, aurutatud ränidioksiid, silikageel ja aerogeelid. Ränidioksiid eksisteerib mitme mineraali ühendina ja sünteetilise tootena. Ränidioksiidi leidub looduses kõige sagedamini kvartsina ja mitmesugustes elusorganismides. Ränidioksiid saadakse kvartsi kaevandamisel ja puhastamisel. Amorfse ränidioksiidi kolm peamist vormi on pürogeenne ränidioksiid, sadestunud ränidioksiid ja silikageel.
Aurutatud ränidioksiid / pürogeenne ränidioksiid
Ränitetrakloriidi (SiCl4) põletamine hapnikurikkas vesinikuleegis tekitab SiO2 suitsu – aurutatud ränidioksiid. Teise võimalusena tekitab kvartsliiva aurustamine 3000 °C elektrikaares ka aurutatud ränidioksiidi. Mõlemas protsessis on saadud amorfse ränidioksiidi kaitsme mikroskoopilised tilgad hargnenud, ahelalisteks, kolmemõõtmelisteks sekundaarseteks osakesteks. Need sekundaarsed osakesed aglomereeruvad seejärel valgeks pulbriks, millel on äärmiselt väike puistetihedus ja väga suur pindala. Mittepoorse aurutatud ränidioksiidi esmane osakeste suurus on vahemikus 5–50 nm. Aurutatud ränidioksiidil on väga tugev paksendav toime. Seega kasutatakse aurutatud ränidioksiidi täiteainena silikoonelastomeeris ja viskoossuse reguleerimist värvides, katetes, liimides, trükivärvides või küllastumata polüestervaikudes. Aurutatud ränidioksiidi saab töödelda, et muuta see hüdrofoobseks või hüdrofiilseks kas orgaanilise vedeliku või vesilahuse jaoks. Hüdrofoobne ränidioksiid on tõhus defoameerkomponent (vahutamisvastane aine).
Klõpsake siin, et lugeda ultraheli degaseerimise ja vahutamise kohta.
Aurutatud ränidioksiid CASi number 112945-52-5
Ränidioksiidi suits / mikrosilika
Ränidioksiidi aur on ülipeen nanosuuruses pulber, mida tuntakse ka mikro-ränidioksiidina. Ränidioksiidi auru ei tohi segi ajada aurutatud ränidioksiidiga. Tootmisprotsess, osakeste morfoloogia ja ränidioksiidi aurude kasutusvaldkonnad erinevad aurutatud ränidioksiidi omadest. Ränidioksiidi suits on SiO2 amorfne, mittekristalne, polümorfne vorm. Ränidioksiidi suits koosneb sfäärilistest osakestest, mille osakeste keskmine läbimõõt on 150 nm. Ränidioksiidi auru kõige silmapaistvam rakendus on pozzolanic materjal suure jõudlusega betooni jaoks. Seda lisatakse portlandtsementbetoonile, et parandada betooni omadusi, nagu survetugevus, sideme tugevus ja kulumiskindlus. Peale selle vähendab ränidioksiidi suits betooni läbilaskvust kloriidioonidele. See kaitseb betooni tugevdavat terast korrosiooni eest.
Tsemendi ja ränidioksiidi auru ultraheli segamise kohta lisateabe saamiseks klõpsake siin!
Ränidioksiidi auru CASi number: 69012-64-2, ränidioksiidi suits EINECSi number: 273-761-1
Sadestunud ränidioksiid
Sadestunud ränidioksiid on SiO2 valge pulbriline sünteetiline amorfne vorm. Sadestunud ränidioksiidi kasutatakse täiteainena, pehmendajana või jõudluse parandamiseks plastides või kummis, nt rehvides. Muud kasutusalad hõlmavad hambapastade puhastamist, paksendamist või poleerimist.
Lisateabe saamiseks ultraheli segamise kohta hambapasta tootmisel klõpsake siin!
Aurutatud ränidioksiidi primaarsete osakeste läbimõõt on 5–100 nm, samas kui aglomeraadi suurus on kuni 40 μm ja keskmine pooride suurus on suurem kui 30 nm. Nagu pürogeenne ränidioksiid, ei ole sadestunud ränidioksiid sisuliselt mikropoorne.
Aurutatud ränidioksiidi toodetakse silikaatsooli sisaldavast lahusest sadestamise teel. Pärast neutraalse silikaatlahuse reaktsiooni mineraalhappega lisatakse väävelhappe ja naatriumsilikaadi lahused samaaegselt agitatsiooniga, näiteks ultraheli segamisega, veele. Ränidioksiid sadestub happelistes tingimustes. Lisaks teguritele, nagu sademete kestus, reaktiivide lisamise kiirus, temperatuur ja kontsentratsioon ning pH, võib agitatsiooni meetod ja intensiivsus ränidioksiidi omadusi muuta. Sonomehaaniline agitatsioon ultraheli reaktori kambris on tõhus meetod ühtlase ja ühtlase osakeste suuruse saamiseks. Ultraheli agitatsioon kõrgematel temperatuuridel väldib geeli moodustumist.
Lisateabe saamiseks nanomaterjalide, näiteks sadestunud ränidioksiidi ultraheli abil sadestumise kohta klõpsake siin!
Sadestunud ränidioksiidi CASi number: 7631-86-9
Kolloidne ränidioksiid / ränidioksiid Kolloid
Kolloidne ränidioksiid on peenete mittepoorsete, amorfsete, enamasti sfääriliste ränidioksiidiosakeste suspensioon vedelas faasis.
Ränidioksiidi kolloidide kõige tavalisemad kasutusalad on drenaaživahend paberi valmistamisel, abrasiiv ränivahvli poleerimiseks, katalüsaator keemilistes protsessides, niiskust absorbeeriv, kulumiskindlate katete lisand või pindaktiivne aine flokuleerimiseks, koaguleerimiseks, hajutamiseks või stabiliseerimiseks.
Kolloidse ränidioksiidi kohta kulumiskindlates polümeerkatetes lisateabe saamiseks klõpsake siin!
Kolloidse ränidioksiidi tootmine on mitmeastmeline protsess. Leelis-silikaadi lahuse osaline neutraliseerimine viib ränidioksiidi tuumade moodustumiseni. Kolloidse ränidioksiidi osakeste allüksused on tavaliselt vahemikus 1 kuni 5 nm. Sõltuvalt polümerisatsiooni tingimustest saab neid allüksusi omavahel ühendada. Vähendades pH-d alla 7 või lisades soola, kipuvad üksused sulanduma ahelatesse, mida sageli nimetatakse silikageelideks. Muidu jäävad allüksused eraldatuks ja kasvavad järk-järgult. Saadud tooteid nimetatakse sageli ränidioksiidi sooladeks või sadestunud ränidioksiidiks. Kolloidne ränidioksiidisuspensioon stabiliseeritakse pH reguleerimisega ja seejärel kontsentreeritakse, nt aurustamise teel.
Sonomehaaniliste mõjude kohta sol-gel protsessides lisateabe saamiseks klõpsake siin!
Ränidioksiidi terviserisk
Kuiv või õhus leviv kristalne silikoondioksiid on inimese kopsukantserogeen, mis võib põhjustada tõsiseid kopsuhaigusi, kopsuvähki või süsteemseid autoimmuunhaigusi. Ränidioksiiditolmu sissehingamisel ja kopsudesse sisenemisel põhjustab see armkoe teket ja vähendab kopsude võimet hapnikku sisse võtta (silikoos). SiO2 niisutamine ja dispersioon vedelasse faasi, nt ultraheli homogeniseerimise teel, välistab sissehingamise ohu. Seetõttu on SiO2 sisaldava vedela toote risk silikoosi tekkeks väga väike. Palun kasutage sobivaid isikukaitsevahendeid, kui käsitseda ränidioksiidi kuiva pulbrina!
Kirjandus
- Vikash, Vimal Kumar (2020): Ultrasonic-assisted de-agglomeration and power draw characterization of silica nanoparticles. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 65, 2020.
- Rosa Mondragon, J. Enrique Julia, Antonio Barba, Juan Carlos Jarque (2012): Characterization of silica–water nanofluids dispersed with an ultrasound probe: A study of their physical properties and stability. Powder Technology, Volume 224, 2012. 138-146.
- Pohl, Markus; Schubert, Helmar (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions. PARTEC 2004.

Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates Lab kuni tööstuslik suurus.