Vaha emulsioonid võimsusega ultraheliga
Kui vaha dispergeeritakse väga homogeense jaotusega nanotilkadena, saadakse stabiilne vahaemulsioonid. Ultraheli homogenisaatorid tekitavad suure nihkejõu ning on usaldusväärsed ja tugevad süsteemid stabiilsete vaha nanoemulsioonide tootmiseks. Hielscher Ultrasonics kõrge nihkega homogenisaatorid pakuvad suurepäraseid emulsioone erinevatele tööstusharudele.
Ultraheli vaha emulsioonid
Ultraheli genereeritud kõrge nihkejõud annavad vajaliku energia nano suurusega vahaemulsioonide tootmiseks, nt stabiilsed parafiinvaha nanoemulsioonid.
Submikronite ja nanoemulsioonide ja dispersioonide valmistamiseks võib kasutada erinevate vahade kombinatsiooni, et saada väga kõrge funktsionaalsusega (nt lubriaktsioon, veekindlus, kriimustuskindlus jne) parem toode.
Ultraheli homogenisaatorite kõrge nihkejõud võimaldab toota stabiilseid kasutusvalmis vahapreparaate, mille osakesed on tasakaalus. Ultraheli emulgeerimine toob kaasa nano suurusega osakesed ja ühtlase jaotuse.
Tööstuslik ultraheli läbivoolusüsteem vahaemulsioonide tootmiseks.
- väga väikesed tilgad, mille suurus on alla 100 nm
- stabiilsed emulsioonid
- pikendatud säilivusaeg (mehaaniline stabiilsus)
- suurem efektiivsus
- protsessi täpne juhtimine
Ultraheli parafiinvaha nanoemulsioon
Kuidas valmistada stabiilset parafiinvaha emulsiooni
Nanosuuruses vahaemulsioon on valmistatud sulanud parafiinvahast (õlifaasina), destilleeritud veest ja anioonsest SDS-ist pindaktiivse ainena. Jämeda eelsegu moodustamiseks homogeniseeritakse vaha, vesi ja pindaktiivne aine magnetsegaja abil kiirusel 1000 p / min. Seetõttu segatakse pindaktiivne aine (emulsiooni kontsentratsioon 10 mg/ml) ja vesi keeduklaasis ning kuumutatakse umbes 65–70 °C-ni. Seejärel lisatakse parafiinvaha tilkhaaval, hoides magnetilise segamise all 0,2 õlifaasi mahuosa.
Pärast parafiinvaha täielikku lisamist on jämedalt eelnevalt segatud emulsioon ultraheliga töödeldud ultraheli pink-top homogenisaatoriga UIP1000hdT (1000W, 20kHz) umbes 15 min. Ultraheli emulgeerimisprotsessi tulemuseks on väga suure stabiilsusega nano vahaemulsioon.
Loe lähemalt parafiinvaha emulsiooni kohta ultrahelitöötluse abil!
Ultraheli nano-emulsioonid, mis on valmistatud Hielscher UP400St abil
Pindaktiivsed ained
Vahaemulsioone saab stabiliseerida kas steerilise mehhanismiga (kasutades mitteioonseid emulgaatoreid) või elektrostaatilise mehhanismiga (kasutades ioonseid emulgaatoreid, kõige sagedamini anioone). Anioonsete ja mitteioonsete emulgaatorite kombineerimine tagab emulsioonile optimaalse stabiilsuse, kuna vahaosakesed on kaitstud mõlema stabiliseerimismehhanismi kaudu. Seda nimetatakse elektro-steeriliseks stabiliseerimismehhanismiks.
Vahade emulgeerimiseks võib kasutada erinevaid emulgaatoreid või pindaktiivseid aineid, mis võivad olla anioonsed, katioonsed või mitteioonsed. Kõige sagedamini kasutatavad pindaktiivsed ained on rasvalkoholi etoksülaadid mitteioonsete pindaktiivsete ainetena, kuna need pakuvad erakordset stabiilsust kareda vee, pH-löökide ja elektrolüütide vastu. Muude spetsiifiliste materjaliomaduste puhul kasutatakse mitmesuguseid muid aineid, nt anioonsed pindaktiivsed ained parema hüdrofoobsuse saavutamiseks või katioonsed pindaktiivsed ained parema haardumise tagamiseks.
Märkus: Mida väiksemad on tilgad, seda rohkem pindaktiivset ainet on vaja piiskade pinna katmiseks, kuna kerade V/S suhe on järgmine: S/V = 3/R. Mis tahes suurenemise korral, pikkuses x * l või x * r pikkuses või raadiuses, on pindala suurenemine x ruudus (x2) ja mahu x suurenemine on kuubikuteks (x3).
Formuleerimine vahaemulsioonide ja dispersioonidega
Ultraheli homogenisaatoreid ei kasutata mitte ainult vahaemulsioonide / dispersioonide moodustamiseks – Neid kasutatakse vahaemulsioonide töötlemiseks edasistes etappides, et lisada emulsioon lisandina lõpptootesse (nt katted, lakid, värvid, kosmeetika jne).
Raskeveokite ultraheli homogenisaatorid stabiilsete vahaemulsioonide jaoks
Hielscher Ultrasonics on ülemaailmselt tuntud suure võimsusega ultraheli homogenisaatorite tarnija. Meie ultrasonikaatoreid võib leida kogu maailmas usaldusväärseks ja vastupidavaks “tööhobused” keemia-, farmaatsia-, kosmeetika- ja toiduainetööstuses. Hielscheri tööstusliku kvaliteediga ultrasonikaatorid on võimelised pakkuma pidevalt väga kõrgeid amplituudi kuni 200 μm (ja nõudmisel kõrgemaid), et tekitada intensiivset kavitatsiooni ja suurt nihet. Selle tulemusena tekivad ülipeened nanoemulsioonid ja väga kitsaste osakeste jaotustega dispersioonid. Meie suure võimsusega ultraheli süsteemid aitavad teil saavutada oma vahapreparaatide kõrgemat kvaliteeti.
Hielscheri sonikaatorite töökindlus võimaldab 24/7 operatsiooni raskeveokite ja nõudlikes keskkondades.
Sondi tüüpi songaator UP400St stabiilsete vahaemulsioonide valmistamiseks.
| Partii maht | Voolukiirus | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 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 |
Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!
Võimas 1,5kW ultraheli homogenisaator UIP15000hdT voolurakuga tekstisiseseks emulgeerimiseks.
Kirjandus / Viited
- Salla Puupponen, Ari Seppälä, Olli Vartia, Kari Saari, Tapio Ala-Nissilä (2015): Preparation of paraffin and fatty acid phase changing nanoemulsions for heat transfer. Thermochimica Acta, Volume 601, 2015. 33-38.
- Behrend, O.; Ax, K.; Schubert, H. (2000): Influence of continuous phase viscosity on emulsification by ultrasound. Ultrason Sonochem. 7(2), 2000. 77-85.
- Hosseini S.; Tarzi B. G.; Gharachorloo M.; Ghavami M.; Bakhoda H. (2015): Optimization on the Stability of Linseed Oil-in-Water Nanoemulsions Generated by Ultrasonic Emulsification Using Response Surface Methodology (RSM). Orient J Chem 31(2), 2015.
Faktid, mida tasub teada
Mis on vaha? Milleks vahasid kasutatakse?
Vahad on määratletud kui orgaaniliste ühendite mitmekesine klass, mis on hüdrofoobsed, tempermalmist tahked ained ümbritseva õhu temperatuuril. Vahad koosnevad erinevatest komponentidest, sealhulgas süsivesinikest (tavalised või hargnenud ahelaga alkaanid ja alkeenid), ketoonidest, diketoonidest, primaarsetest ja sekundaarsetest alkoholidest, aldehüüdidest, steroolestritest, alkaanhapetest, terpeenidest (skvaleen) ja monoestritest (vahaestrid). Vahade keemiline koostis on keeruline ja varieerub, kuid üldiselt sisaldavad vahad suhteliselt suurt osa alkaanidest ja süsivesinikel on pikad või väga pikad süsinikuahelad (12 kuni umbes 38 süsinikuaatomit). Need on tahked suures temperatuurivahemikus (sulandumispunkt vahemikus 60 ° C kuni 100 ° C). Sulatamisel muutuvad nad madala viskoossusega vedelikuks.
Neid iseloomustab nende lahustumatus vees, kuid lahustuvus orgaanilistes, mittepolaarsetes lahustites. Vahad on eristatavad looduslikes (taimsed, loomset päritolu), poolsünteetilised ja sünteetilised vahad.
Vahade kaubanduslikuks tootmiseks on peamine allikas toornafta.
Kaks kõige olulisemat naftavaha tüüpi on parafiin ja mikrokristalsed vahad:
Parafiinvahad enamasti on valge, lõhnatu, maitsetu, vahajas tahke konsistents, mille tüüpiline sulamistemperatuur on vahemikus 46 ° C kuni 68 ° C (115 ° F kuni 154 ° F) ja tihedus umbes 900 kg / m3. Sellel on makrokristalne struktuur ja see ei lahustu vees, kuid lahustub eetris, benseenis ja teatud estrites. Parafiinvahad on saadud toornaftast ja sisaldavad 20 kuni 40 süsinikuaatomit.
Mikrokristalne vaha, tuntud ka kui petrolaatum, kasutatakse lõhna, värvuse, õlisisalduse, konsistentsi ja õli siduva omaduse tõttu mitmesugustel eesmärkidel.
α-olefiinvahad on kas sünteetiliselt saadud etüleenist Fischer-Tropschi sünteesi teel Ziegler-Natta katalüsaatoriga või etüleeni oligomerisatsiooni teel. Alfa-olefiinvahasid kasutatakse kõige sagedamini libestiõli lisandites, PVC määrdeainetes, küünaldes, õlipuurimiskemikaalides ja kosmeetikatoodetes.
Polüetüleenvaha (PE-WAX) on üliväikese molekulmassiga polüetüleen (ULMWPE), mis koosneb etüleenmonomeerahelatest. polüpropüleenvaha (PP-WAX) on sünteetiline kristalne madalmolekulaarne vaik.
Nii olüetüleen- kui ka polüpropüleenvahad on homopolümeerid ja neid kasutatakse peamiselt plastide värvainete valmistamiseks.
Kopolümeervahad näiteks etüleenvinüülatsetaadi (EVA) ja etüleenakrüülhappe (EAA) derivaadid on laialt levinud pinnakatete, nt metalliliste alusvärvide koostises.
Vahasid ja vahalisandeid kasutatakse laialdaselt toote määrimiseks/libisemiseks, reoloogiaks, kulumiskindluseks, blokeerimisvastaseks/barjääriks, poleerimiseks või mattimiseks, oksüdatsioonivastaseks vastupidavuseks ja/või veekindluseks.
Vahad on laialdaselt kasutatav komponent paljudes tööstusharudes, näiteks kemikaalide tootmisel (nt peen & erikeemia), pinnakatted, värvid & trükivärvid, lisandid & modifikaatorid, liimid, plastid & PVC, rehvid & kummid, ehitus & ehitus, termostaatilised juhtimisseadmed, pakendid, toit ja kosmeetika.
Looduslikud vahad:
- Loomsed vahad: mesilasvaha, lanoliin, sulatatud rasv, šellak, spermatseet
- Taimsed vahad: karnauba, kandelilla, soja, riitsinus, riisikliid, bayberry, jojoba jne.
Mineraalvahad:
- Fossiilsed vahad: Ceresin, Montan, Ozocerite, Turbavaha
- Naftavahad: parafiin, mikrokristalsed vahad, nt petrolaatum
Sünteesitud vahad:
Sünteetilised vahad: etüleenpolümeerid, nt polüetüleen & polüooleeter-estrid; polüolefiinvahad; rasvhappe amiidvahad; klooritud naftaleenid; süsivesinike tüüp, nt Fischer-Tropsch.
Mis on vahaemulsioon?
Vahaemulsioon / vaha dispersioon on ühe või mitme vaha stabiilne segu vees. Kuna vahad ja vesivedelikud on tavaliselt segunematud, on stabiilse vahaemulsiooni moodustamiseks vaja pindaktiivseid aineid ja keerukat segamisprotsessi, nt võimsuse ultraheli. Õiges mõttes tuleb vahaemulsiooni nimetada vaha dispersiooniks, kuna vahad on toatemperatuuril tahked. Kuid kuna vahaemulsioonid / dispersioonid valmistatakse sulavahadega, siis terminid “emulgeerimine” ja “vaha emulsioon” kasutatakse kõige sagedamini vaha vesipreparaatide puhul, samas kui termin “vaha dispersioon” kirjeldab enamasti lahustipõhist vahapreparaati.
Emulsioon
Emulsioon on vedelik kahe või enama segunematu vedeliku vedeliku dispersioonis.
Emulsioon võib esineda erinevat tüüpi: w / o, o / w, w / o / w, o / w / o
Emulsiooni tüüpi (w / o või o / w) saab uurida lahjenduskatse abil. Emulsiooni võib lahjendada ainult pideva / välise faasiga. Teine meetod emulsioonitüübi tuvastamiseks on juhtivuse testimine. Ioonsed o / w emulsioonid ei juhi, samas kui o / w emulsioonid juhivad elektrivoolu.
CoCl kasutamiseks2 filterpaberi test, filterpaber immutatakse CoCl-ga2 ja kuivatatud (sinine värv). CoCl värv2 Filterpaber muutub roosaks, kui lisatakse o/w emulsioon.
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates Lab kuni tööstuslik suurus.