פיזור קולי של סיליקה (SiO2)

סיליקה, הידועה גם בשם SiO2, ננו-סיליקה או מיקרו-סיליקה משמשת במשחת שיניים, מלט, גומי סינתטי, פולימר בעל ביצועים גבוהים או במוצרי מזון כמעבה, סופח, חומר מונע התגיישות, או נשא עבור ניחוחות וטעמים. להלן תלמד עוד על השימושים של ננוסיליקה ומיקרוסיליקה וכיצד ההשפעות הסונומכניות של אולטרסאונד יכולות לשפר את יעילות התהליך ואת ביצועי המוצר הסופי על ידי ביצוע מתלי סיליקה טובים יותר והקלה על סינתזת ננו-חלקיקי סיליקה.

היתרונות של פיזור קולי של ננו סיליקה (SiO2)

סיליקה זמינה במגוון רחב של צורות הידרופיליות והידרופוביות ויש לה גודל חלקיקים דק ביותר של כמה מיקרומטרים עד כמה ננומטרים. בדרך כלל סיליקה אינה מפוזרת היטב לאחר הרטבה. זה גם מוסיף הרבה מיקרו-בועות לניסוח המוצר. אולטרה-סוניקציה היא טכנולוגיית תהליך יעילה לפיזור מיקרו-סיליקה וננו-סיליקה והסרת גז מומס ומיקרו-בועות מהפורמולה.

פיזור על-קולי היא טכניקה המשתמשת בגלי אולטרסאונד בעוצמה גבוהה ובתדר נמוך כדי לפזר ולפרק חלקיקים בתווך נוזלי. כשמדובר בפיזור סיליקה וננו-סיליקה, פיזור קולי מציע מספר יתרונות:
 

חשיבות גודל החלקיקים של סיליקה

עבור יישומים רבים של סיליקה בגודל ננו או מיקרו, פיזור טוב ואחיד חשוב מאוד. לעתים קרובות, נדרש תרחיף סיליקה חד-מפוזר, למשל למדידת גודל חלקיקים. במיוחד לשימוש בדיו או ציפויים ופולימרים לשיפור עמידות בפני שריטות, חלקיקי הסיליקה צריכים להיות קטנים מספיק כדי לא להפריע לאור הנראה כדי למנוע אובך ולשמור על שקיפות. עבור רוב הציפויים, חלקיקי סיליקה צריכים להיות קטנים מ-40 ננומטר כדי למלא דרישה זו. עבור יישומים אחרים, הצטברות חלקיקי סיליקה מעכבת כל חלקיק סיליקה בודד לקיים אינטראקציה עם המדיה הסובבת.
הומוגנייזרים על-קוליים יעילים יותר בפיזור סיליקה מאשר שיטות ערבוב אחרות בעלות גזירה גבוהה, כגון מערבלים סיבוביים או מסיתים של טנקים. התמונה הבאה מציגה תוצאה אופיינית של פיזור קולי של סיליקה fumed במים.

פיזור קולי של סיליקה מזויפת במים

יעילות עיבוד בהקטנת גודל סיליקה

פיזור על-קולי של ננו-סיליקה עדיף על שיטות ערבוב אחרות בעלות גזירה גבוהה, כגון IKA Ultra-Turrax. אולטרסאונד מייצר מתלים בגודל חלקיקי סיליקה קטן יותר ואולטרה-סוניקציה היא הטכנולוגיה היעילה יותר באנרגיה. פול ושוברט השוו את הפחתת גודל החלקיקים של Aerosil 90 (2%wt) במים באמצעות Ultra-Turrax (מערכת רוטור-סטטור) לזו של Hielscher UIP1000hd (מכשיר על-קולי של 1kW). הגרפיקה שלהלן מציגה את התוצאות המעולות של התהליך האולטרסוני. כתוצאה ממחקרו הגיע פול למסקנה כי "באנרגיה ספציפית קבועה אולטרסאונד EV יעיל יותר ממערכת הרוטור-סטטור". יעילות אנרגטית ואחידות בגודל חלקיקי סיליקה הם בעלי חשיבות עליונה בתהליכי ייצור, שבהם עלות הייצור, קיבולת התהליך ואיכות המוצר חשובים.

Ultrasonics לעומת Ultra-turrax לפיזור סיליקה

התמונות למטה מראות את התוצאות שפול השיג על ידי סוניזציה של גרגרי סיליקה מיובשים בהקפאה בהתזה.

משמאל: תמונות REM של הקפאת גרגרי סיליקה בהתזה לפני פירוק על-קולי
מימין: תמונות TEM של שברי סיליקה מפוזרים באולטרה-סאונד
מחקר ודימויים: פול ושוברט, 2004)

מפיצים על-קוליים בעלי ביצועים גבוהים לפורמולציות סיליקה באיכות גבוהה

Hielscher Ultrasonics הוא עסק בבעלות משפחתית גרמנית המתמחה בפיתוח, ייצור ואספקה של הומוגנייזרים אולטרסאונד בעלי ביצועים גבוהים לטיפול בנוזלים, מתלים טעונים מוצקים ומשחות. Hielscher קולי homogenizers לעבד באופן אמין slurries סיליקה ו nano-spensions אחרים על מנת להשיג כל מפרט הרצוי. אפילו פורמולציות מוצר רגישות מאוד, שוחקות או צמיגות מאוד ניתן לפזר ביעילות ולפרק באמצעות אולטרה-סוניקציה. האולטרסאונד המתקדם שלנו הוא רב-תכליתי ביותר ומציע אפשרויות טיפול מתוחכמות באצווה ובתוך השורה. תקני איכות אמינים ותוצאות הניתנות לשחזור הם תכונות מפתח של פיזור סיליקה על-קולי.
Hielscher חדיש של ultrasonicators ברמה תעשייתית כוללים תפריט חכם וידידותי למשתמש, הגדרות לתכנות, פרוטוקול נתונים אוטומטי על כרטיס SD משולב, שלט רחוק דפדפן וחוסן גבוה.
המשרעת היא הפרמטר המשפיע ביותר כשמדובר בעיבוד קולי. משרעת מתייחסת לתזוזה המקסימלית או לתנועת שיא לשיא של גל קולי. עבור פיזור קולי, deagglomeration, וכרסום רטוב לעתים קרובות אמפליטודות גבוהות נדרשים על מנת ליישם מספיק אנרגיה עבור הפחתת גודל חלקיקים. Hielscher מעבדים קוליים תעשייתיים יכולים לספק אמפליטודות גבוהות במיוחד. אמפליטודות של עד 200μm ניתנות להפעלה רציפה בקלות בפעולה 24/7. עבור אמפליטודות גבוהות עוד יותר, sonotrodes קולי מותאם אישית זמינים.
מ R קטן ובינוני&D וטייס ultrasonicators למערכות תעשייתיות לייצור סיליקה מסחרית במצב רציף, Hielscher Ultrasonics יש את המעבד קולי הנכון כדי לכסות את הדרישות שלך לעיבוד סיליקה מעולה.

תכנון, ייצור וייעוץ – איכות תוצרת גרמניה

Hielscher ultrasonicators ידועים באיכות הגבוהה ביותר שלהם סטנדרטים עיצוב. חוסן ותפעול קל מאפשרים שילוב חלק של האולטרסאונד שלנו במתקנים תעשייתיים. תנאים קשים וסביבות תובעניות מטופלים בקלות על ידי אולטרסוניקטורים Hielscher.

Hielscher Ultrasonics היא חברה מוסמכת ISO לשים דגש מיוחד על ultrasonicators ביצועים גבוהים שמציעות טכנולוגיה חדישה וידידותיות למשתמש. כמובן, Hielscher ultrasonicators הם תואמי CE ולעמוד בדרישות של UL, CSA ו RoHs.

הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה ליכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד שלנו:

מהי סיליקה (SiO2, צורן דו-חמצני)?

סיליקה היא תרכובת כימית המורכבת מסיליקון וחמצן עם הנוסחה הכימית SiO2, או צורן דו-חמצני. ישנן צורות רבות ושונות של סיליקה, כגון קוורץ מותך, סיליקה fumed, ג'ל סיליקה ואירוג'לים. סיליקה קיימת כתרכובת של מספר מינרלים וכמוצר סינתטי. סיליקה נמצאת לרוב בטבע כקוורץ ובאורגניזמים חיים שונים. דו תחמוצת הסיליקון מתקבל על ידי כרייה וטיהור של קוורץ. שלוש הצורות העיקריות של סיליקה אמורפית הן סיליקה פירוגנית, סיליקה מואצת וג'ל סיליקה.

סיליקה מזויפת / סיליקה פירוגנית

שריפת סיליקון טטרכלוריד (SiCl4) בלהבת מימן עשירה בחמצן מייצרת עשן של SiO2 – סיליקה מזויפת. לחלופין, אידוי חול קוורץ בקשת חשמלית של 3000 מעלות צלזיוס, מייצר גם סיליקה מזויפת. בשני התהליכים, הטיפות המיקרוסקופיות המתקבלות של סיליקה אמורפית מתמזגות לחלקיקים משניים מסועפים, דמויי שרשרת, תלת-ממדיים. חלקיקים משניים אלה מצטברים לאבקה לבנה עם צפיפות תפזורת נמוכה מאוד ושטח פנים גבוה מאוד. גודל החלקיקים הראשוני של הסיליקה הלא נקבובית הוא בין 5 ל-50 ננומטר. סיליקה מזויפת יש אפקט עיבוי חזק מאוד. לפיכך, סיליקה מזויפת משמשת כמילוי באלסטומר סיליקון והתאמת צמיגות בצבעים, ציפויים, דבקים, דיו להדפסה או שרפים פוליאסטר בלתי רווי. ניתן לטפל בסיליקה מפועמת כדי להפוך אותה להידרופובית או הידרופילית ליישומים נוזליים אורגניים או מימיים. סיליקה הידרופובית היא רכיב יעיל defoamer (סוכן אנטי קצף).
לחץ כאן, כדי לקרוא על degassing קולי deoaming.
סיליקה Fumed מספר CAS 112945-52-5

אדי סיליקה / מיקרוסיליקה

נדף סיליקה הוא אבקה דקה במיוחד בגודל ננומטרי הידועה גם בשם מיקרו-סיליקה. אדי סיליקה אין לבלבל עם סיליקה fumed. תהליך הייצור, מורפולוגיית החלקיקים ותחומי היישום של אדי סיליקה שונים כולם מאלה של סיליקה מפוחדת. נדף סיליקה הוא צורה אמורפית, לא גבישית, פולימורפית של SiO2. אדי סיליקה מורכבים מחלקיקים כדוריים בקוטר חלקיקים ממוצע של 150 ננומטר. היישום הבולט ביותר של אדי סיליקה הוא כחומר פוצולני לבטון בעל ביצועים גבוהים. הוא מתווסף לבטון צמנט פורטלנד כדי לשפר את תכונות הבטון, כמו חוזק דחיסה, חוזק קשר ועמידות בפני שחיקה. מעבר לכך, אדי סיליקה מפחיתים את חדירות הבטון ליוני כלוריד. זה מגן על פלדה חיזוק של בטון מפני קורוזיה.
למידע נוסף על ערבוב קולי של מלט ואדי סיליקה, אנא לחץ כאן!
סיליקה אדים מספר CAS: 69012-64-2, סיליקה אדים EINECS מספר: 273-761-1

סיליקה מואצת

סיליקה מושקעת היא צורה אמורפית לבנה אבקתית סינתטית של SiO2. סיליקה מושקעת משמשת כחומר מילוי, מרכך או שיפור ביצועים בפלסטיק או גומי, למשל צמיגים. שימושים אחרים כוללים ניקוי, עיבוי או ליטוש חומר במשחות שיניים.
למידע נוסף על הערבוב העל-קולי בייצור משחות שיניים, אנא לחץ כאן!
חלקיקים ראשוניים של סיליקה fumed יש קוטר של בין 5 ל 100 ננומטר, בעוד גודל agglomerate הוא עד 40 מיקרומטר עם גודל נקבוביות ממוצע גדול מ 30 ננומטר. בדומה לסיליקה פירוגנית, סיליקה מושקעת אינה מיקרו-נקבובית.
סיליקה מזויפת מיוצרת על ידי משקעים מתמיסה המכילה מלחי סיליקט. לאחר תגובה של תמיסת סיליקט נייטרלית עם חומצה מינרלית, חומצה גופרתית ותמיסות נתרן סיליקט מתווספים בו זמנית עם תסיסה, כגון תסיסה קולית, למים. סיליקה שוקעת בתנאים חומציים. מלבד גורמים, כגון משך המשקעים, קצב התוספת של מגיבים, טמפרטורה וריכוז, ו- pH, השיטה ועוצמת התסיסה יכולות לשנות את תכונות הסיליקה. תסיסה סונומכנית בתא כור על-קולי היא שיטה יעילה לייצור גודל חלקיקים עקבי ואחיד. תסיסה קולית בטמפרטורות גבוהות מונעת היווצרות של שלב ג'ל.
למידע נוסף על משקעים בסיוע אולטרה-סאונד של ננו-חומרים, כגון סיליקה מושקעת, אנא לחץ כאן!
סיליקה משוקעת מספר CAS: 7631-86-9

קולואיד סיליקה / סיליקה קולואיד

סיליקה קולואידית היא תרחיף של חלקיקי סיליקה עדינים לא נקבוביים, אמורפיים, בעיקר כדוריים בפאזה נוזלית.
השימושים הנפוצים ביותר בקולואידים של סיליקה הם כסיוע ניקוז בייצור נייר, שוחק לליטוש פרוסות סיליקון, זרז בתהליכים כימיים, סופג לחות, תוסף לציפויים עמידים בפני שחיקה, או חומר פעילי שטח לניקוי, קרישה, פיזור או ייצוב.
למידע נוסף על סיליקה קולואידית בציפויים פולימריים עמידים בפני שחיקה, אנא לחץ כאן!

הייצור של סיליקה קולואידית הוא תהליך רב שלבי. נטרול חלקי של תמיסת אלקלי-סיליקט מוביל להיווצרות גרעיני סיליקה. תת-היחידות של חלקיקי סיליקה קולואידים הן בדרך כלל בטווח שבין 1 ל -5 ננומטר. בהתאם לתנאי פילמור, ניתן לחבר יחידות משנה אלה יחד. על ידי הפחתת ה- pH מתחת ל -7 או על ידי תוספת של מלח היחידות נוטות להתמזג יחד בשרשראות, אשר נקראות לעתים קרובות ג'ל סיליקה. אחרת, יחידות המשנה נשארות מופרדות וגדלות בהדרגה. המוצרים המתקבלים נקראים לעתים קרובות סיליקה סולים או סיליקה מושקעת. תרחיף סיליקה קולואידי מיוצב על ידי התאמת pH ולאחר מכן מרוכז, למשל על ידי אידוי.
למידע נוסף על השפעות סונומכניות בתהליכי סול-ג'ל, אנא לחץ כאן!

סיכון בריאותי לסיליקה

צורן דו-חמצני גבישי יבש או נישא באוויר הוא חומר מסרטן ריאות בבני אדם שעלול לגרום למחלות ריאה קשות, סרטן ריאות או מחלות אוטואימוניות סיסטמיות. כאשר אבק סיליקה נשאף ונכנס לריאות הוא גורם להיווצרות רקמת צלקת ומקטין את יכולת הריאות לקלוט חמצן (סיליקוזיס). הרטבה ופיזור של SiO2 לשלב נוזלי, למשל על ידי הומוגניזציה קולית, מבטלת את הסיכון לשאיפה. לכן, הסיכון של מוצר נוזלי המכיל SiO2 לגרום סיליקוזיס הוא נמוך מאוד. אנא השתמשו בציוד הגנה אישי מתאים כאשר אתם מטפלים בסיליקה בצורת אבקה יבשה!

ספרות