Nano-Strukturoidun selluloosan ultraäänituotanto
- Nanokelluloosa on korkean suorituskyvyn omaava lisäaine, jota käytetään menestyksekkäästi reologian modifioijana, vahvistajana ja lisäaineena monissa tehokkaissa materiaaleissa ja sovelluksissa.
- Nanorakenteiset fibrillit voidaan eristää erittäin tehokkaasti mistä tahansa selluloosapitoisesta lähteestä suuritehoisella ultraäänimonohoidolla ja jyrsinnällä.
- Sonikaatiolla voidaan saavuttaa korkeampi fibrillaatioaste, korkeampi nanokelluloosatuotto ja ohuemmat kuidut.
- Ultraäänitekniikka poikkeaa tavanomaisista nanokelluloosamenetelmistä äärimmäisten kavitaatioiden suuren leikkausvoiman vuoksi.
Ultraääni Nanoselluloosan valmistus
Suuritehoinen ultrasonics edistää mikro- ja nano-selluloosan uuttamista ja eristämistä eri selluloosamateriaalien lähteistä, kuten puusta, lignoselluloosakuiduista (sellukuidut) ja selluloosasta sisältävistä tähteistä.
Kasvien kuitujen vapauttaminen lähdemateriaalista, ultraääni hionta ja homogenointi on tehokas ja luotettava menetelmä, jonka avulla voidaan käsitellä hyvin suuria määriä. Massaa syötetään inline-sonoreaktoriin, jossa ultraääni-suuret leikkausvoimat rikkovat biomassan solurakennetta niin, että fibrilliset aineet tulevat saataville.
Kuvassa 1 on esitetty TEM - kuva “Älä koskaan kuivaa puuvillaa” (NDC) entsymaattiseen hydrolyysiin ja sonikoitiin Hielscherin kanssa Up400s 20 minuuttia. [Bittencourt et ai. 2008]
TEM - kuva “Älä koskaan kuivaa puuvillaa” (NDC) entsymaattiseen hydrolyysiin ja sonikoitiin Hielscherin UP400S: llä 20 minuutin ajan. [Bittencourt et ai. 2008]
Kuvassa 2 on esitetty visuaalisen kalvon SEM-kuva, joka on esitetty entsymaattiselle hydrolyysille, jota seuraa sonikaatio Up400s. [Bittencourt et ai. 2008]
SEM-kuva viskoosin kalvosta, joka on annettu entsymaattiselle hydrolyysille, jota seuraa sonikaatio UP400S: llä [Bittencourt et ai. 2008]
Ultrasonic nanokelluloosa voidaan myös onnistuneesti yhdistää TEMPO-hapettuneen kuidun käsittelyyn. TEMPO-prosessissa selluloosa-nanofibrejä valmistetaan hapetusjärjestelmällä käyttäen 2,2,6,6-tetrametyylipiperidinyyli-1-oksyyliä (TEMPO) katalyyttinä ja natriumbromidia (NaBr) ja natriumhypokloriittia (NaOCl). Tutkimus on osoittanut, että hapettumistehokkuus paranee huomattavasti, kun hapetus suoritetaan ultraäänitutkimuksessa.
Ultrasonic dispersio
Nanoselluloosa dispersiot osoittavat ylimääräisen reologista käyttäytymistä, koska sen korkea viskositeetti alhaisilla nanosellun pitoisuuksina. Tämä tekee nanoselluloosa erittäin mielenkiintoinen lisäainetta reologinen modifiointiaine, stabilointiaine ja geeliytymisen eri sovelluksissa, esim. pinnoitteessa, paperi-, tai elintarviketeollisuudessa. Ilmaisemaan sen ainutlaatuiset ominaisuudet, nanoselluloosaa oltava
Ultraääni dispergoivaa on ihanteellinen tapa hankkia hienoksi koon, yhden hajallaan nanosellun. Kuten nanoselluloosaa on erittäin Leikkausohenevia, Ultraääni on preferrable tekniikka muotoilla Nanoselluloosakeskuksen suspensioiden kytkentä suuritehoisten ultraääni nesteisiin luo äärimmäisen leikkausvoimia. (Klikkaa tästä lisätietoja ultraääni kavitaation nesteisiin!)
Synteesin jälkeen nanokiteisen selluloosa, nanoselluloosa on usein ultraäänellä dispergoituneena nestemäiseen aineeseen, esim. ei-polaarinen tai polaarisessa liuottimessa, kuten dimetyyliformamidissa (DMF), muotoilla lopputuotteen (esim. nanokomposiitteja, reologisia modifier jne.) Kuten CNFs käytetään lisäaineina jakoputken formulaatioissa, luotettava dispergointi on ratkaisevan tärkeää. Ultrasonication tuottaa vakaa ja tasaisesti dispergoituneina fibrillejä.
Teollisuus- Ultraääni käsittely
Hielscher Ultrasonics toimittaa tehokas ja luotettava ultraäänitekniikassa pienistä Lab ultrasonicators penkki-top järjestelmiä ja koko kaupallinen teollisuuslaitos laitteet. In Hielscher n läpivirtauskationinvaihdon sonoreactors, joita on saatavilla eri kokoisia ja geometriat, optimaalinen ultraääni tila saavutetaan, koska optimoidut reaktio-olosuhteet sovellettu keskittynyt ja yhtenäinen selluloosan asia.
Kanssa Hielscher n ultraääni penkki-top-laitteiden, kuten UIP1000hdT, UIP2000hdT tai UIP4000hdTUseita kilo nanosellun voi helposti tuottaa päivässä. Koko teollisuuden yksiköt, kuten UIP10000 ja UIP16000 käsittelemään hyvin suuria massa virtoja ja mahdollistaa koko kaupallisen tuotannon korkean tuotantomäärät. Koska kaikki Hielscher penkki-top ja teollisuuden ultrasonicators voidaan asentaa klustereita, ei ole käytännössä mitään rajaa ultraääni prosessin kapasiteettia.
Ultraääni Processing: Hielscher ohjaa sinut toteutettavuus ja optimoinnin kaupalliseen tuotantoon!
- korkea fibrilloituminen
- korkea nanokelluloosatuotto
- ohut kuidut
- detangled kuidut
Ultraäänikäsittely
Hielscherin lab ultrasonicator Up400s (400 W, 24 kHz)
Kirjallisuus / Viitteet
- E. Abraham, B. Deep, LA Pothan, M. Jacob, S. Thomas, U. Cvelbar, R. Anandjiwala (2011): Nanoselluloosifriilien uuttaminen lignoselluloosakuiduista: uusi lähestymistapa. Carbohydrate Polymers 86, 2011, 1468 - 1475.
- E. Bittencourt, M. de Camargo (2011): alustaviin selvityksiin Tuotanto nanofibrillejä selluloosan ole kuivuneet Cotton, käyttämään ympäristöystävällisiä entsymaattisen hydrolyysin ja Korkean energian Sonikaatio. 3. KV. Workshop: Advances in Cleaner Production. Sao Paulo, Brasilia, toukokuu 18th – 20. 2011.
- L. S. Blachechen, J. P. de Mesquita, E. L. de Paula, F. V. Pereira, D. F. S. Petri (2013): vuorovaikutus kolloidista stabiilisuutta selluloosa nanocrystals ja niiden dispergoituvuus selluloosa-asetaattibutyraatti matriisi. Selluloosa 2013.
- A. Dufresne (2012): Nanoselluloosa: luonnosta High Performance Räätälöidyt Materials. Walter de Gruyter, 2012.
- M. A. Hubbe; O. J. Rojas; L. A. Lucia, M. Sain (2008): Selluloosa Nanokomposiitit: Review. Bioresources 3/3, 2008. 929-980.
- S. P. Mishra, A.-S. Manent, B. Chabot, C. Daneault (2012): Tuotanto Nanoselluloosa Native selluloosa – Eri vaihtoehdot ultraäänellä. Bioresources 7/1, 2012. 422-436.
- V. K. Thakur (2014): Nanoselluloosa Polymer Nanokomposiitit: Perusteet ja sovellukset. Wiley & Pojat, 2014.
- http://en.wikipedia.org/wiki/Nanocellulose
Tietoja Nanoselluloosa
Nanoselluloosa sisältää erilaisia selluloosan nanokuitujen (CNF), joka voidaan erottaa mikrokuitusellun (MFC), nanokiteisen selluloosa (NCC), ja bakteeri- nanoselluloosa. Viimeksi mainittu viittaa nanorakenteiset selluloosa tuottavat bakteerit.
Nanoselluloosa osoittaa erinomaisia ominaisuuksia, kuten ylimääräisen vahvuus ja jäykkyys, suuri kiteisyys, thixotropy, samoin kuin hydroksyyliryhmän pitoisuus sen pinnalla. Monet nanoselluloosan suorituskykyominaisuuksista johtuvat sen käytöstä suuri pinta / massa-suhde.
Nanocelluloses käytetään laajalti lääketieteessä ja lääketeollisuudessa, elektroniikka, kalvot, huokoisia materiaaleja, paperi, ja ruokaa, koska niiden saatavuus, biologinen yhteensopivuus, biologinen hajoavuus ja kestävyys. Koska sen korkean suorituskyvyn ominaispiirteet, nanoselluloosa on mielenkiintoinen materiaali vahvistaa muovin, parantaa mekaanisia ominaisuuksia esim. lämpökovettuvat hartsit, tärkkelys-pohjainen matriisien, soijaproteiini, lateksia, tai poly (laktidi). Komposiitti sovelluksissa, nanoselluloosa käytetään pinnoitteiden ja kalvojen, maalit, vaahdot, pakkaus. Lisäksi, nanoselluloosa on lupaava komponentti tehdä aerogeelit ja vaahdot, joko homogeeninen formulaatioissa tai komposiitit.
lyhenteitä:
Nanokiteistä selluloosa (NCC)
Selluloosa nanokuidut (CNF)
Microfibrillated selluloosa (MFC)
Nanoselluloosa Whiskers (NCW)
Selluloosa nanocrystals (CNC)