Nanorészecskék viaszban diszperziók – Készítsen stabil készítményeket!
A nanorészecskék viaszmátrixokba történő diszpergálása fontos, de kihívást jelentő alkalmazás a bevonatok, kozmetikumok, gyógyszerek és fázisváltó anyagok területén. Tekintettel az olvasztott viaszok saját viszkozitására, hidrofób jellegére és a nanorészecskék nagy felületi energiájuk miatti agglomerálódási hajlamára, a nanorészecske-viasz diszperzió előállítása know-how-t igényel. A Hielscher szonikátorok biztosítják a diszpergáló erőt, a pontos szabályozhatóságot és a méretezhetőséget a stabil nanorészecske-viasz diszperziók előállításához a laboratóriumi és ipari termelésben.
Kihívások a nanorészecskék viaszba történő diszpergálásában
nanorészecskék – akár fémből, akár kerámiából, akár szénalapúak – az erős van der Waals kölcsönhatások miatt könnyen képeznek aggregátumokat. A viaszban ezeket a kölcsönhatásokat súlyosbítja a poláros oldószerek vagy stabilizátorok hiánya. A mechanikus keverés vagy a rotor-sztátor homogenizátorok gyakran elégtelennek bizonyulnak, különösen, ha a nanorészecskék átmérője 100 nm alatti, vagy ha nagy töltetre van szükség. A homogén diszperzióhoz olyan energiabevitelre van szükség, amely képes a nanoszintű agglomerátumokat szétbontani, miközben a részecskék felületét egyidejűleg nedvesíti a viaszos közeggel.
A Hielscher szonda típusú szonda típusú szonikátorok stabil paraffinviasz nanoemulziókat állítanak elő.
Az ultrahangos nanodiszperzió mechanizmusa
Az ultrahangos diszperzió jelentős hatékonysága az akusztikus kavitáció egyedülálló működési mechanizmusában rejlik. A szonda típusú szonikátorok intenzív kavitációs erőket hoznak létre, amikor nagy intenzitású, alacsony frekvenciájú ultrahanghullámok terjednek a folyadékban, például az olvasztott viaszban. A kavitáció során a buborékok összeomlása lokalizált forró pontokat hoz létre extrém nyírási gradiensekkel, lökéshullámokkal és mikrosugarakkal. Ezek a tranziens erők legyőzik a részecskék közötti tapadást és hatékonyan deagglomerálják a nanorészecske-klasztereket.
Ezenkívül az ultrahangos kezelés fokozza a nanorészecskék felületének viaszolvadék általi nedvesítését. A kavitációs buborékok ismételt összeomlása csökkenti a határfelületi feszültséget, lehetővé téve a viaszmolekulák számára, hogy behatoljanak a részecskék közé, és sterikusan stabilizálják azokat.
Az ultrahanggal előállított viasz nanodiszperziók alkalmazásai
A nanorészecskék viaszban való homogén diszpergálásának képessége sokrétű alkalmazások előtt nyitja meg az utat:
- Bevonatok és polírozószerek: A szilícium-dioxid vagy alumínium-oxid nanorészecskék hozzáadása növeli a keménységet, a karcállóságot és a fényességet.
- Kozmetikai készítmények: A titán-dioxid vagy cink-oxid nanorészecskék UV-védelmet biztosítanak, miközben megőrzik az átlátszóságot.
- Fázisváltó anyagok (PCM): A grafén, a szén nanocsövek vagy a fémoxidok növelik a hővezető képességet, javítva ezzel a hőtárolás hatékonyságát az energiarendszerekben.
- Gyógyszeradagolás: A viaszba ágyazott lipofil nanorészecskék lassú felszabadulású tárolóként működnek a helyi vagy orális készítményekben.
Ultrahangos diszpergálók viasz-nanorészecske formulákhoz
Az ultrahangos diszpergálás a Hielscher nagy teljesítményű szondás szonikátorokkal robusztus és méretezhető technika a stabil viasz nanodiszperziók előállítására.
A Hielscher szondás ultrahangos rendszereket széles körben használják nanorészecskék feldolgozására nagy feldolgozási képességük, pontos paraméterszabályozásuk és lineáris méretezhetőségük miatt. Akár tételes, akár folyamatos inline termelésben kell viasz nanorészecske-diszperziókat készíteni, a Hielscher Ultrasonics ideális szonikációs berendezést kínál: az ultrahangos laboratóriumi homogenizátorok tökéletes eszköz a kutatáshoz és a termékfejlesztéshez, míg az ultrahangos ipari áramlási cellák lehetővé teszik a legmagasabb minőségi szabványoknak megfelelő stabil viasz nanodiszperziók előállítását.
A legmagasabb minőségi szabványok szerint gyártott Hielscher ultrahangos készülékekben a robusztusság, a felhasználóbarát használat és az ipari folyamatokba való könnyű integrálhatóság ötvöződik. Úgy tervezték őket, hogy ellenálljanak az igényes környezetnek, a legmodernebb technológiával rendelkeznek, ISO tanúsítvánnyal rendelkeznek, és megfelelnek a CE, UL, CSA és RoHS követelményeknek.
- nagy hatékonyság
- A legkorszerűbb technológia
- megbízhatóság & Erőteljesség
- állítható, precíz folyamatvezérlés
- halom & Inline
- bármely kötethez
- intelligens szoftver
- intelligens funkciók (pl. programozható, adatprotokollozás, távvezérlés)
- könnyen és biztonságosan kezelhető
- Alacsony karbantartási igény
- CIP (helyben tisztítható)
Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását:
| Kötegelt mennyiség | Áramlási sebesség | Ajánlott eszközök |
|---|---|---|
| 0.5-től 1,5 ml-ig | n.a. | VialMagassugárzó |
| 1–500 ml | 10–200 ml/perc | UP100H |
| 10 és 2000 ml között | 20–400 ml/perc | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1-től 20L-ig | 0.2-től 4 liter/percig | UIP2000hdT |
| 10–100 liter | 2–10 l/perc | UIP4000hdt |
| 15–150 liter | 3–15 l/perc | UIP6000hdT |
| n.a. | 10–100 l/perc | UIP16000hdT |
| n.a. | Nagyobb | klaszter UIP16000hdT |
Ultrahangos emulgeáló rendszer ipari margarin előállításához
Irodalom / Hivatkozások
- Szymańska, Iwona; Żbikowska, Anna; Kowalska, Małgorzata; Golec, Krzysztof (2021): Application of Oleogel and Conventional Fats for Ultrasound-assisted Obtaining of Vegan Creams. Journal of Oleo Science 70, 2021.
- Noonim, P.; Rajasekaran, B.; Venkatachalam, K. (2022): Structural Characterization and Peroxidation Stability of Palm Oil-Based Oleogel Made with Different Concentrations of Carnauba Wax and Processed with Ultrasonication. Gels 2022, 8, 763.
- A.R. Horrocks, B. Kandola, G.J. Milnes, A. Sitpalan, R.L. Hadimani (2012): The potential for ultrasound to improve nanoparticle dispersion and increase flame resistance in fibre-forming polymers. Polymer Degradation and Stability, Volume 97, Issue 12, 2012. 2511-2523.
Gyakran Ismételt Kérdések
Mi a viasz?
A viasz a szerves, hidrofób anyagok egy osztálya, amely főként hosszú szénhidrogénláncú szénhidrogénekből, észterekből, zsírsavakból és alkoholokból áll. Szobahőmérsékleten szilárdak, viszonylag alacsony olvadáspontjuk van, és melegítéskor lágyuló viselkedést mutatnak.
Melyek a különböző viaszfajták?
A különböző viasztípusok közé tartoznak a természetes viaszok, mint a méhviasz, a karnauba és a kandelilla, a kőolajból vagy lignitből származó ásványi viaszok, mint a paraffin, a mikrokristályos és a montánviasz, valamint a szintetikus viaszok, mint a polietilén, a Fischer-Tropsch és az amidviaszok.
Mire használják a viaszokat?
A viaszokat széles körben használják az iparágakban. Felületvédelmet biztosítanak a bevonatokban és polírozószerekben, strukturáló és kötőanyagként működnek a kozmetikumokban és gyógyszerekben, oldószerként és védőbevonatként szolgálnak az élelmiszeriparban, valamint kenőanyagként, ragasztóként és fázisváltó anyagként működnek a műszaki alkalmazásokban az energiatároláshoz.
Mi a különböző viaszok polaritása?
A viaszok polaritása a kémiai összetételükkel változik. A paraffin és a polietilénviaszok nagyrészt nem polárisak, a méhviasz és a karnaubaviasz az észterek és a szabad zsírsavak miatt gyenge polaritást mutat, a montán vagy egyes szintetikus viaszok pedig a karboxil- és amidfunkciók miatt mérsékelt polaritást mutatnak.
Hielscher Ultrasonics gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok labor hoz ipari méret.