Kuinka sekoittaa lakkoja nanotäyteaineisiin

Lakan tuotanto vaatii tehokkaita sekoituslaitteita, jotka pystyvät käsittelemään nanohiukkasia ja pigmenttejä, jotka on dispergoituva tasaisesti formulaatioon. Ultraäänihomogenisaattorit ovat erittäin tehokkaita ja luotettavia dispergointitekniikoita, jotka tarjoavat nanohiukkasten homogeenisen jakautumisen polymeereihin.

Lakan tuotanto korkean suorituskyvyn ultraäänisekoittimilla

Lakkaa kuvataan kirkkaaksi läpinäkyväksi kovaksi suojapinnoitteeksi tai kalvoksi, joka on valmistettu hartseista (esim. akryyli, polyuretaani, alkydi, sellakka), kuivausöljystä, metallinkuivaimesta ja haihtuvista liuottimista (esim. teollisuusbensiini, kivennäisalkoholi tai ohenne). Kun lakka kuivuu, sen sisältämä liuotin haihtuu ja jäljellä olevat aineosat hapettuvat tai polymeroituvat muodostaen kestävän läpinäkyvän kalvon. Lakkoja käytetään enimmäkseen puupintojen, maalausten ja erilaisten koriste-esineiden suojapinnoitteina, kun taas UV-kovetuslakkoja käytetään autojen pinnoitteissa, kosmetiikassa, elintarvikkeissa, tieteessä ja muilla aloilla.

Nanopiidioksidin ultraäänidispersio lakassa

Yleinen esimerkki ultraäänidispergoinnista on kolloidisten silikoiden sisällyttäminen, jotka yleensä lisätään lakkojen tiksotrooppisten ominaisuuksien antamiseksi.
Esimerkiksi nanopiidioksidilla täytetyn polyeetteri-imidilakan käyttöikä on pidentynyt jopa kolmekymmentä kertaa suurempi kuin tavallisen. Nanopiidioksidi parantaa lakan ominaisuuksia, kuten sen sähkönjohtavuutta, DC- ja AC-dielektrisiä lujuuksia ja sidoslujuutta. Ultraäänidispergointilaitteita käytetään siksi laajalti sähköä johtavien pinnoitteiden valmistukseen.
Muut silikaattimineraalit, wollastoniitti, talkki, kiille, kaoliini, maasälpä ja nefeliinisyeniitti ovat halpoja täyteaineita ja niitä käytetään laajalti niin sanottuina jatkopigmentteinä, joita lisätään reologian (viskositeetin), sedimentaation stabiilisuuden ja kalvon lujuuden muokkaamiseksi pinnoitteissa.

Tutkimus osoitti ultraäänilaitteiden paremmuuden nanotäyteaineen dispersioon

(2014) vertailivat yleisiä dispergointitekniikoita – nimittäin roottori-staattorisekoitin, Cowles-juoksupyörä ja ultraäänianturityyppinen dispergointilaite – niiden tehokkuudesta titaanidioksidin (TiO2, anataasi) dispergoinnissa. Ultrasonication osoittautui tehokkaimmaksi hajottaa nanohiukkaset veteen käyttämällä tavanomaista Na-PAA-polyelektrolyyttiä, ja erinomainen sekoittaminen roottori-staattorin tai Cowles-juoksupyörän kanssa merkittävästi.
Tutkimuksen yksityiskohdat: Erilaisia dispersiotekniikoita verrattiin, jotta voitiin tunnistaa tehokkain hyvin deagglomeroidun nano-TiO2-vesisuspension luomisessa. Vertailudispergointiaineena käytettiin polyakryylihapon (Na-PAA) natriumsuolaa, jota tavallisesti käytetään teollisuudessa TiO2-vesidispersioihin. Kuvassa 1 esitetään saadut tilavuuden hiukkaskokojakaumat (PSD) käyttämällä Cowles-dispergointilaitetta (30 min nopeudella 2000 rpm), roottori-staattorisekoitinta (30 min nopeudella 14000 rpm) ja anturityyppistä ultrasonicationia (Hielscher UIP1000hdT, 2 min 50%: n amplitudilla). “Cowlesin dispergointilaitteella hiukkaskoot olivat kolmella eri alueella: 40–100 nm, 350–1000 nm ja 1200–4000 nm. Suuremmat agglomeraatit hallitsevat selvästi jakelua, mikä osoittaa, että tämä tekniikka on tehoton. Roottori-staattori antoi myös epätyydyttäviä tuloksia riippumatta siitä, lisättiinkö nanohiukkasia kerralla tai vähitellen sekoitusaikaa pitkin. Suurin Cowlesin tuloksessa havaittu ero liittyy keskimmäisen piikin siirtymiseen suurempaan hiukkaskokoon, osittain sulautuen oikeanpuoleisimpaan piikkiin. Toisaalta ultraäänien käyttö tuotti paljon paremman tuloksen, kapea huippu keskittyi 0,1 nm: iin ja kaksi paljon pienempää 150–280 nm: n ja 380–800 nm: n alueille.”

Nano-TiO2-vesidispersioiden hiukkaskokojakaumat (10mgml−1, pH = 9), jotka on valmistettu erilaisilla dispersiotekniikoilla. Ultrasonication antaa pienimmät TiO2-nanohiukkaset ja kapeimmat hiukkaskoon vähennyskäyrät. Kun dispergointiainetta (Na-PAA) käytettiin, suhde nano-TiO2: een oli 1: 1.
(tutkimus ja grafiikka: © Monteiro et ai., 2014)

Ruiskukuivattu TiO2 ennen ultraäänijyrsintää ja sen jälkeen

(2008), joka raportoi parempia tuloksia ultraäänellä kuin muilla tekniikoilla nanokokoisten TiO2-hiukkasten dispergointiin veteen. Akustisen / ultraäänikavitaation aiheuttamat iskuaallot johtavat erittäin voimakkaisiin hiukkasten välisiin törmäyksiin ja tehokkaaseen hiukkasjyrsintään ja deagglomeraatioon yhtenäisiksi nanomittakaavan fragmenteiksi.
(vrt. Monteiro et al., 2014)

Korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattorit lakan tuotantoon

Kun nanohiukkasia ja nanotäyteaineita käytetään teollisissa valmistusprosesseissa, kuten lakkojen ja pinnoitteiden valmistuksessa, kuiva jauhe on sekoitettava homogeenisesti nestefaasiin. Nanohiukkasten dispersio vaatii luotettavan ja tehokkaan sekoitustekniikan, joka käyttää tarpeeksi energiaa agglomeraattien hajottamiseksi nanomittakaavan hiukkasten ominaisuuksien vapauttamiseksi. Ultrasonicators tunnetaan hyvin tehokkaina ja luotettavina dispergointiaineina, joten niitä käytetään deagglomeroitumaan ja jakamaan erilaisia materiaaleja, kuten piidioksidia, nanoputkia, grafeenia, mineraaleja ja monia muita materiaaleja homogeenisesti nestemäiseen faasiin, kuten hartseihin, epoksiin ja pigmentin pääeriin. Hielscher Ultrasonics suunnittelee, valmistaa ja jakelee korkean suorituskyvyn ultraäänidispergointilaitteita kaikenlaisiin homogenisointi- ja deagglomeraatiosovelluksiin.
Nanodispersioiden tuotannossa tarkka sonikaatio-ohjaus ja nanohiukkassuspension luotettava ultraäänikäsittely ovat välttämättömiä korkean suorituskyvyn tuotteiden saamiseksi. Hielscher Ultrasonics' prosessorit antavat sinulle täyden hallinnan kaikista tärkeistä käsittelyparametreista, kuten energian syöttö, ultraääniintensiteetti, amplitudi, paine, lämpötila ja retentioaika. Näin voit säätää parametrit optimoituihin olosuhteisiin, mikä johtaa myöhemmin korkealaatuiseen nanodispersioon, kuten nanopiidioksidi- tai nano-TiO2-lietteisiin.

Mille tahansa tilavuudelle / kapasiteetille: Hielscher tarjoaa ultraäänilaitteita ja laajan valikoiman lisävarusteita. Tämä mahdollistaa ihanteellisen ultraäänijärjestelmän konfiguroinnin sovelluksellesi ja tuotantokapasiteetillesi. Pienistä injektiopulloista, jotka sisältävät muutaman millilitran, suuriin tilavuuksiin, jotka ovat tuhansia gallonaa tunnissa, Hielscher tarjoaa sopivan ultraääniratkaisun prosessillesi.
Korkeat viskositeetit: Ultraääni-inline-järjestelmät käsittelevät helposti tahnamaisia formulaatioita, esimerkiksi pigmentin pääeriä, joissa pigmentti sekoitetaan suurella hiukkaskuormituksella tasaisesti pehmittimen, monomeerin ja polymeerin seoksessa.
Rotevuus: Ultraäänijärjestelmämme ovat vankkoja ja luotettavia. Kaikki Hielscher-ultraäänilaitteet on rakennettu 24/7/365 käyttöön ja vaativat hyvin vähän huoltoa.
Käyttäjäystävällisyys: Ultraäänilaitteidemme kehitetty ohjelmisto mahdollistaa sonikaatioasetusten esivalinnan ja tallentamisen yksinkertaiseen ja luotettavaan sonikaatioon. Intuitiivinen valikko on helposti käytettävissä digitaalisen värillisen kosketusnäytön kautta. Selaimen etäohjauksen avulla voit käyttää ja valvoa minkä tahansa Internet-selaimen kautta. Automaattinen tietojen tallennus tallentaa minkä tahansa sonikoinnin prosessiparametrit sisäänrakennetulle SD-kortille.
Erinomainen energiatehokkuus: Verrattuna vaihtoehtoisiin dispersiotekniikoihin, Hielscher-ultraääniastiat ovat erinomaisia erinomaisella energiatehokkuudella ja erinomaisilla tuloksilla hiukkaskokojakaumassa.
Korkealaatuinen & Rotevuus: Hielscher-ultraäänilaitteet tunnustetaan laadustaan, luotettavuudestaan ja kestävyydestään. Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys ja painottaa erityisesti korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteita, joissa on huipputeknologia ja käyttäjäystävällisyys. Tietenkin, Hielscher-ultraäänilaitteet ovat CE-yhteensopivia ja täyttävät UL: n, CSA: n ja RoHs: n vaatimukset.

Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista: