Vahaemulsiot tehon ultraäänellä
Kun vaha dispergoidaan nanopisaroina, joilla on hyvin homogeeninen jakautuminen, saadaan stabiili vahaemulsio. Ultraäänihomogenisaattorit tuottavat suuria leikkausvoimia ja ovat luotettavia ja kestäviä järjestelmiä stabiilien vaha-nanoemulsioiden tuottamiseksi. Hielscher Ultrasonics korkean leikkauksen homogenisaattorit tarjoavat erinomaisia emulsioita eri teollisuudenaloille.
Ultraääni vahaemulsiot
Ultraäänellä tuotetut suuret leikkausvoimat tuottavat tarvittavan energian nanokokoisten vahaemulsioiden, kuten stabiilien parafiinivaha-nanoemulsioiden, tuottamiseksi.
Sub-mikroni- ja nanoemulsiot ja dispersiot voidaan formuloida käyttämällä eri vahojen yhdistelmää, jotta saadaan ylivoimainen tuote, jolla on erittäin korkeat toiminnot (esim. voitelu, vedenkestävyys, naarmuuntumiskestävyys jne.).
Ultraäänihomogenisaattoreiden suuret leikkausvoimat mahdollistavat stabiilien käyttövalmiiden vahaformulaatioiden tuottamisen hiukkasilla tasapainossa. Ultraääniemulgointi johtaa nanokokoisiin hiukkasiin ja tasaiseen jakautumiseen.
Teollinen ultraäänivirtausjärjestelmä vahaemulsioiden tuottamiseksi.
- erittäin pienet pisarakoot alle 100 nm: llä
- stabiilit emulsiot
- pidennetty säilyvyysaika (mekaaninen stabiilisuus)
- korkeampi tehokkuus
- tarkka prosessinohjaus
Ultraääni parafiinivaha nanoemulsio
Kuinka valmistaa stabiili parafiinivahaemulsio
Nanokokoinen vahaemulsio on formuloitu sulasta parafiinivahasta (öljyfaasina), tislatusta vedestä ja anionisesta SDS: stä pinta-aktiivisena aineena. Karkean esiseoksen muodostamiseksi vaha, vesi ja pinta-aktiivinen aine homogenoidaan magneettisekoittimella nopeudella 1000 rpm. Siksi pinta-aktiivinen aine (emulsion konsentraatio 10 mg/ml) ja vesi sekoitetaan dekantterilasissa ja kuumennetaan noin 65–70 °C:seen. Sitten parafiinivaha lisätään tipoittain pitämällä 0,2 öljyfaasin tilavuusfraktiota magneettisessa sekoituksessa.
Parafiinivahan täydellisen lisäämisen jälkeen karkeasti esisekoitettu emulsio on sonikoitu ultraäänipenkki-top-homogenisaattorilla UIP1000hdT (1000W, 20kHz) noin 15 min. Ultraääniemulgointiprosessi johtaa nanovahaemulsioon, jolla on erittäin korkea stabiilisuus.
Lue lisää parafiinivahaemulsiosta sonikaatiolla!
Hielscher UP400St: llä valmistetut ultraääninanoemulsiot
Pinta-aktiiviset aineet
Vahaemulsiot voidaan stabiloida joko sterisellä mekanismilla (käyttäen ionittomia emulgointiaineita) tai sähköstaattisella mekanismilla (käyttäen ionisia emulgointiaineita, useimmiten anionisia). Anionisten ja ionittomien emulgointiaineiden yhdistäminen antaa emulsiolle optimaalisen stabiilin, koska vahahiukkaset on suojattu molemmilla stabilointimekanismeilla. Tätä kutsutaan elektrosteeriseksi stabilointimekanismiksi.
Vahojen emulgointiin voidaan käyttää erilaisia emulgointiaineita tai pinta-aktiivisia aineita, jotka voivat olla anionisia, kationisia tai ionittomia. Yleisimmin käytetyt pinta-aktiiviset aineet ovat rasva-alkoholin etoksylaatit ionimattomina pinta-aktiivisina aineina, koska ne tarjoavat poikkeuksellisen stabiilisuuden kovaa vettä, pH-iskuja ja elektrolyyttejä vastaan. Muihin materiaalin erityisominaisuuksiin käytetään useita muita, esimerkiksi anionisia pinta-aktiivisia aineita hydrofobisuuden parantamiseksi tai kationisia pinta-aktiivisia aineita paremman tarttuvuuden saavuttamiseksi.
Huomautus: Mitä pienempiä pisaroita on, sitä enemmän pinta-aktiivista ainetta tarvitaan pisaran pinnan peittämiseen, koska pallojen V / S-suhde on seuraava: S / V = 3 / R. Jos pituus tai säde kasvaa x*l tai x*r, pinta-alan kasvu on x neliö (x2) ja tilavuuden x kasvu kuutioidaan (x3).
Formulointi vahaemulsioilla ja dispersioilla
Ultraäänihomogenisaattoreita ei käytetä vain vahaemulsioiden / dispersioiden muodostamiseen – Niitä käytetään vahaemulsioiden käsittelyyn myöhemmissä vaiheissa emulsion sisällyttämiseksi lisäaineena lopputuotteeseen (esim. pinnoitteet, lakat, maalit, kosmetiikka jne.).
Raskaat ultraäänihomogenisaattorit stabiileille vahaemulsioille
Hielscher Ultrasonics on maailmanlaajuisesti tunnettu suuritehoisten ultraäänihomogenisaattoreiden toimittaja. Ultraäänilaitteemme löytyvät maailmanlaajuisesti luotettavina ja kestävinä “Työhevoset” kemian-, lääke-, kosmetiikka- ja elintarviketeollisuudessa. Hielscherin teollisuusluokan ultraäänilaitteet pystyvät tuottamaan jatkuvasti erittäin korkeita amplitudit, jopa 200 μm (ja korkeammat tarpeen mukaan), jotta saadaan aikaan voimakas kavitaatio ja korkea leikkaus. Tämän seurauksena tuotetaan erittäin hienoja nanoemulsioita ja dispersioita, joilla on hyvin kapeat hiukkasjakaumat. Suuritehoiset ultraäänijärjestelmämme auttavat sinua saamaan erinomaisen laadun vahaformulaatioistasi.
Hielscher-sonikaattoreiden kestävyys mahdollistaa 24/7 toiminnan raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä.
Koetintyyppinen sonikaattori UP400St stabiilien vahaemulsioiden valmistukseen.
| Erän tilavuus | Virtausnopeus | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
| 10 - 2000ml | 20–400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2–4 l/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 - 10L / min | UIP4000hdT |
| 15-150L | 3 - 15L / min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10-100L / min | UIP16000hdT |
| n.a. | suurempi | klusteri UIP16000hdT |
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Tehokas 1,5kW ultraäänihomogenisaattori UIP15000hdT virtauskennolla inline-emulgointia varten.
Kirjallisuus / Viitteet
- 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.
Faktoja, jotka kannattaa tietää
Mikä on vaha? Mihin vahoja käytetään?
Vahat määritellään monimuotoiseksi orgaanisten yhdisteiden luokaksi, jotka ovat hydrofobisia, muokattavia kiinteitä aineita lähes ympäristön lämpötiloissa. Vahat koostuvat erilaisista komponenteista, mukaan lukien hiilivedyt (normaalit tai haarautuneet alkaanit ja alkeenit), ketonit, diketonit, primaariset ja sekundaariset alkoholit, aldehydit, steroliesterit, alkaanihapot, terpeenit (skvaleeni) ja monoesterit (vahaesterit). Vahojen kemiallinen koostumus on monimutkainen ja vaihtelee, mutta yleensä vahat sisältävät suhteellisen suuren osan alkaaneja ja hiilivedyillä on pitkät tai hyvin pitkät hiiliketjut (12: sta noin 38 hiiliatomiin). Ne ovat kiinteitä laajalla lämpötila-alueella (fuusiopiste 60–100 °C). Sulaessaan ne muuttuvat alhaisen viskositeetin nesteeksi.
Niille on tunnusomaista niiden liukenemattomuus veteen, mutta liukoisuus orgaanisiin, ei-polaarisiin liuottimiin. Vahat voidaan erottaa luonnollisista (kasvi-, eläinperäisistä), puolisynteettisistä ja synteettisistä vahoista.
Vahojen kaupallisessa tuotannossa raakaöljy on tärkein lähde.
Kaksi tärkeintä maaöljyvahatyyppiä ovat parafiini ja mikrokiteiset vahat:
Parafiinivahat enimmäkseen valkoinen, hajuton, mauton, vahamainen kiinteä koostumus, tyypillinen sulamispiste välillä 46 ° C - 68 ° C (115 ° F - 154 ° F) ja tiheys noin 900 kg / m3. Sillä on makrokiteinen rakenne ja se ei liukene veteen, mutta liukenee eetteriin, bentseeniin ja tiettyihin estereihin. Parafiinivahat ovat peräisin raakaöljystä ja sisältävät 20–40 hiiliatomia.
Mikrokiteinen vaha, joka tunnetaan myös nimellä petrolatum, käytetään moninaisissa sovelluksissa sen hajun, värin, öljypitoisuuden, koostumuksen ja öljynsitovuuden vuoksi.
α-olefiinivahat johdetaan joko synteettisesti eteenistä Fischer-Tropsch-synteesillä Ziegler-Natta-katalyytin kanssa tai eteenin oligomeroinnin kautta. Alfa-olefiinivahoja käytetään yleisimmin voiteluöljyn lisäaineissa, PVC-voiteluaineissa, kynttilöissä, öljynporauskemikaaleissa ja kosmetiikassa.
Polyeteenivaha (PE-WAX) on erittäin pienimolekyylipainoinen polyeteeni (ULMWPE), joka koostuu eteenimonomeeriketjuista. polypropeenivaha (PP-WAX) on synteettinen, kiteinen pienimolekyylinen hartsi.
Sekä olyetyleeni- että polypropeenivahat ovat homopolymeerejä, ja niitä käytetään pääasiassa muovien väriaineiden formulointiin.
Kopolymeerivahat kuten eteenivinyyliasetaatin (EVA) ja eteeniakryylihapon (EAA) johdannaiset ovat laajalti levinneet pinnoitteiden, esimerkiksi metallisten pohjamaalien, formulaatioihin.
Vahoja ja vahan lisäaineita käytetään laajalti tuotteen voiteluun/liukastumiseen, reologiaan, kulutuskestävyyteen, tukkeutumisenestoon/estoon, kiillotukseen tai mattoon, hapettumista estävään ja/tai vettä hylkivään vaikutukseen.
Vahat ovat laajalti käytetty komponentti monilla teollisuudenaloilla, kuten kemikaalien tuotannossa (esim. hieno & erikoiskemia), pinnoitteet, maalit & musteet, lisäaineet & modifiointiaineet, liimat, muovit & PVC, renkaat & kumit, rakentaminen & rakennus, termostaattiset ohjauslaitteet, pakkaukset, elintarvikkeet ja kosmetiikka.
Luonnolliset vahat:
- Eläinvahat: mehiläisvaha, lanoliini, tali, sellakka, spermaceti
- Kasvivahat: karnauba, kandelilla, soija, risiini, riisileseet, laakerinmarja, jojoba jne.
Mineraalivahat:
- Fossiiliset vahat: ceresiini, montan, otsokeriitti, turvevaha
- Maaöljyvahat: parafiini, mikrokiteiset vahat, esim.
Syntetisoidut vahat:
Synteettiset vahat: eteenipolymeerit, esim. polyeteeni & polyolieetteriesterit; polyolefiinivahat; rasvahappoamidivahat; klooratut naftaleenit; hiilivetytyyppi, esimerkiksi Fischer-Tropsch.
Mikä on vahaemulsio?
Vahaemulsio / vahadispersio on stabiili seos yhdestä tai useammasta vahasta vedessä. Koska vahat ja vesipitoiset nesteet ovat normaalisti sekoittumattomia, tarvitaan pinta-aktiivisia aineita ja hienostunutta sekoitusprosessia, esim. tehon ultraääniä, stabiilin vahaemulsion muodostamiseksi. Oikein sanottuna vahaemulsiota on kutsuttava vahadispersioksi, koska vahat ovat kiinteitä huoneenlämpötilassa. Mutta koska vahaemulsiot / dispersiot valmistetaan sulalla vahalla, termit “Emulgoituminen” ja “vaha emulsio” käytetään yleisimmin vesipitoisissa vahavalmisteissa, kun taas termiä “vahan dispersio” Kuvaa enimmäkseen liuotinpohjaista vahaformulaatiota.
Mikä on emulsio
Emulsio on neste, joka on kahden tai useamman sekoittumattoman nesteen nestemäisessä dispersiossa.
Emulsio voi esiintyä erityyppisinä: w / o, o / w, w / o / w, o / w / o
Emulsiotyyppi (w/o tai o/w) voidaan tutkia laimennuskokeella. Emulsio voidaan laimentaa vain jatkuvalla / ulkoisella faasilla. Toinen menetelmä emulsiotyypin tunnistamiseksi on johtokykytestaus. Ioniset o / w-emulsiot eivät johda, kun taas o / w-emulsiot johtavat sähkövirtaa.
CoCl: n käyttöön2 suodatinpaperitesti, suodatinpaperi kyllästetään CoCl: lla2 ja kuivattu (sininen väri). CoCl: n väri2 suodatinpaperi muuttuu vaaleanpunaiseksi, kun O/W-emulsio lisätään.
Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattoreita laboratorio jotta Teollisuuden koko.