A szilícium-dioxidot, más néven SiO2-t, nano-szilícium-dioxidot vagy mikro-szilícium-dioxidot fogkrémekben, cementben, szintetikus gumiban, nagy teljesítményű polimerben vagy élelmiszerekben használják sűrítőszerként, adszorbensként, csomósodásgátló szerként vagy illatanyagok és ízek hordozójaként. Az alábbiakban többet megtudhat a nanoszilícium-dioxid és a mikroszilika felhasználásáról, és arról, hogy az ultrahang szonomechanikai hatásai hogyan javíthatják a folyamat hatékonyságát és a végtermék teljesítményét azáltal, hogy jobb szilícium-dioxid szuszpenziókat készítenek és megkönnyítik a szilícium-dioxid nanorészecske szintézisét.

A nano-szilícium-dioxid ultrahangos diszperziójának előnyei (SiO2)

Szilícium-dioxid áll rendelkezésre a széles hidrofil és hidrofób formák és rendkívül finom részecske mérete néhány mikrométer le néhány nanométer. A szilícium-dioxid általában nem diszpergált nedvesítés után. Ez is hozzá egy csomó mikrobuborékok a termék összetétele. Hozzákeverésével egy hatékony folyamat technológia, hogy eloszlassa a mikro-szilícium-dioxid és nano-szilícium-dioxid, és távolítsa el az oldott gáz és a mikro-buborékok a készítmény.

Az ultrahangos diszperzió olyan technika, amely nagy intenzitású, alacsony frekvenciájú ultrahanghullámokat használ a részecskék diszpergálására és deagglomerálására folyékony közegben. Amikor a szilícium-dioxid és a nano-szilícium-dioxid diszperziójáról van szó, az ultrahangos diszperzió számos előnnyel jár:
 

A szilícium-dioxid részecskeméretének fontossága

Számos nano méretű vagy mikroméretű szilícium-dioxid esetében nagyon fontos a jó és egységes diszperzió. Gyakran előfordul, hogy monodiszperziós szilícium-dioxid szuszpenzióra van szükség, pl. a részecskeméret méréséhez. Különösen a tintákban vagy bevonatokban és polimerekben való használathoz a karcállóság javítása érdekében a szilícium-dioxid-részecskéknek elég kicsinek kell lenniük ahhoz, hogy ne zavarják a látható fényt a pára elkerülése és az átláthatóság fenntartása érdekében. A legtöbb bevonatok szilícium-dioxid részecskék kisebbnek kell lennie, mint 40nm teljesíteni ezt a követelményt. Más alkalmazások, szilícium-dioxid részecske agglomeráció akadályozza minden egyes szilícium-dioxid részecske, hogy kölcsönhatásba lépnek a környező média.
Ultrahangos homogenizátorok hatékonyabbak a szórásszilika, mint más nagy nyíró keverési módszerek, mint például a forgó keverők vagy tartály keverők. Az alábbi képen látható egy tipikus eredménye ultrahangos elbeszélése füstölt szilícium-dioxid vízben.

A füstölt szilícium-dioxid ultrahangos diszperziója vízben

Feldolgozási hatékonyság a szilícium-dioxid-méretek csökkentésében

A nano-szilícium-dioxid ultrahangos diszperziója jobb, mint más nagy nyíró keverési módszerek, mint például az IKA Ultra-Turrax. Ultrahangos termel szuszpenziók egy kisebb szilícium-dioxid részecske méret és hozzákeverésével a több energiahatékony technológia. Pohl és Schubert összehasonlította a részecskeméret csökkentése Aerosil 90 (2%wt) vízben egy Ultra-Turrax (rotor-állórész-rendszer) a Hielscher UIP1000hd (1kW ultrahangos készülék). Az alábbi ábra az ultrahangos folyamat kiváló eredményeit mutatja. Ennek eredményeként a tanulmány Pohl arra a következtetésre jutott, hogy "Az állandó specifikus energia EV ultrahang hatékonyabb, mint a rotor-állórész-rendszer." Az energiahatékonyság és a szilícium-dioxid-részecskeméret egységessége rendkívül fontos a gyártási folyamatokban, ahol a gyártási költségek, a feldolgozási kapacitás és a termékminőség számít.

Ultrahangos vs Ultra-turrax a szilícium-dioxid diszperziós

Az alábbi képek azokat az eredményeket mutatják, amelyeket Pohl a porlasztva fagyasztva szárított szilícium-dioxid granulátumok ultrahangos kezelésével kapott.

Balra: REM-képek a spray freeze szilícium-dioxid granulátumokról az ultrahangos deagglomeráció előtt
Jobbra: TEM-képek ultrahanggal diszpergált szilícium-dioxid töredékekről
Tanulmány és képek: Pohl és Schubert, 2004)

Nagy teljesítményű ultrahangos diszpergálószerek kiváló minőségű szilícium-dioxid készítményekhez

A Hielscher Ultrasonics egy német családi vállalkozás, amely nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok fejlesztésére, gyártására és szállítására specializálódott folyadékok, szilárd terhelésű szuszpenziók és paszták kezelésére. A Hielscher ultrahangos homogenizátorok megbízhatóan feldolgozzák a szilícium-dioxid szuszpenziókat és más nano-szupanziókat a kívánt specifikáció elérése érdekében. Még a termékkészítmények, amelyek nagyon érzékenyek, csiszoló, vagy nagyon viszkózus, hatékonyan diszpergálható és deagglomeráció ultrahangos kezeléssel. Fejlett ultrahangos készülékeink rendkívül sokoldalúak, és kifinomult kötegelt és inline kezelési lehetőségeket kínálnak. Megbízhatóan magas minőségi szabványok és reprodukálható eredmények az ultrahangos szilícium-dioxid diszperzió legfontosabb jellemzői.
A Hielscher korszerű ipari minőségű ultrahangos készülékei intelligens és felhasználóbarát menüvel, programozható beállításokkal, automatikus adatprotokollal rendelkeznek integrált SD-kártyán, böngésző távirányítóval és nagy robusztussággal.
Az amplitúdó a legbefolyásosabb paraméter az ultrahangos feldolgozás során. Az amplitúdó az ultrahangos hullám maximális elmozdulására vagy csúcs-csúcs mozgására utal. Az ultrahangos diszperzióhoz, a deagglomerációhoz és a nedves maráshoz gyakran nagy amplitúdóra van szükség ahhoz, hogy elegendő energiát alkalmazzon a részecskeméret csökkentéséhez. A Hielscher ipari ultrahangos processzorok kivételesen nagy amplitúdókat tudnak biztosítani. Akár 200 μm-es amplitúdók is könnyedén működtethetők folyamatosan 24/7 üzemben. Még nagyobb amplitúdók esetén testreszabott ultrahangos sonotrodes áll rendelkezésre.
Kis és közepes méretű R-ből&D és pilóta ultrahangos készülékek ipari rendszerek kereskedelmi szilícium-dioxid gyártás folyamatos módban, Hielscher Ultrasonics rendelkezik a megfelelő ultrahangos processzor, hogy fedezze a követelmények a kiváló szilícium-dioxid feldolgozás.

Tervezés, gyártás és tanácsadás – Minőség Németországban

A Hielscher ultrahangos készülékek jól ismertek a legmagasabb minőségi és tervezési szabványokról. A robusztusság és az egyszerű kezelés lehetővé teszi az ultrahangos készülékek zökkenőmentes integrálását az ipari létesítményekbe. A durva körülményeket és az igényes környezeteket a Hielscher ultrahangos készülékek könnyen kezelhetik.

A Hielscher Ultrasonics egy ISO tanúsítvánnyal rendelkező vállalat, és különös hangsúlyt fektet a nagy teljesítményű ultrahangos készülékekre, amelyek a legmodernebb technológiával és felhasználóbarátsággal rendelkeznek. Természetesen a Hielscher ultrasonicators CE-kompatibilisek és megfelelnek az UL, CSA és RoHs követelményeinek.

Az alábbi táblázat az ultrahangos készülékek hozzávetőleges feldolgozási kapacitását jelzi:

Mi az a szilícium-dioxid (SiO2, szilícium-dioxid)?

A szilícium-dioxid szilíciumból és oxigénből álló kémiai vegyület, amely a SiO2 kémiai képletet vagy szilícium-dioxidot tartalmaz. Sok különböző formája a szilícium-dioxid, mint például olvasztott kvarc, füstölt szilícium-dioxid, szilikagél, és aerogels. Szilícium-dioxid létezik, mint egy vegyület több ásványi anyagok és szintetikus termék. Szilícium-dioxid leggyakrabban megtalálható a természetben, mint kvarc és a különböző élő szervezetek. A szilícium-dioxidot kvarc bányászatával és tisztításával nyerik. Az amorf szilícium-dioxid három fő formája a pirogén szilícium-dioxid, a kicsapódott szilícium-dioxid és a szilikagél.

Füstölt szilícium-dioxid / pirogén szilícium-dioxid

Égő szilícium-tetraklorid (SiCl4) egy oxigénben gazdag hidrogén láng termel füst SiO2 – füstölt szilícium-dioxid. Alternatív megoldásként a 3000 °C-os elektromos ívben elpárologtató kvarchomok is füstös szilícium-dioxidot termel. Mindkét folyamatban az amorf szilícium-dioxid mikroszkopikus cseppjei elágazó, láncszerű, háromdimenziós másodlagos részecskékké olvadnak. Ezek a másodlagos részecskék ezután agglomerálnak egy fehér porba, rendkívül alacsony sűrűségű és nagyon magas felülettel. A nem porózus füstölt szilícium-dioxid elsődleges részecskemérete 5 és 50 nm között van. A füstölt szilícium-dioxid nagyon erős sűrítő hatású. Ezért a füstölt szilícium-dioxidot a szilikon elasztomerben és viszkozitásbeállításban használják festékekben, bevonatokban, ragasztókban, nyomdafestékekben vagy telítetlen poliészter gyantákban. A füstölt szilícium-dioxid kezelhető, hogy hidrofób vagy hidrofil legyen szerves folyadék vagy vizes alkalmazásra. A hidrofób szilícium-dioxid hatékony habmentesítő komponens (habzásgátló szer).
Kattintson ide, hogy olvassa el ultrahangos gáztalanítás és habtalanítás.
Füstölt szilícium-dioxid CAS száma 112945-52-5

Szilícium-dioxid füst / Mikrosilica

Szilícium-dioxid füst egy ultra-finom, nano-méretű por néven is ismert mikro-szilícium-dioxid. A szilícium-dioxid füstje nem tévesztendő össze a füstölt szilícium-dioxiddal. A gyártási folyamat, a részecskemorfológia és a szilícium-dioxid füst alkalmazási területei mind eltérnek a füstölt szilícium-dioxidétól. A szilícium-dioxid füst a SiO2 amorf, nem kristályos polimorf formája. A szilícium-dioxid-füst gömb alakú részecskékből áll, amelyek átlagos részecskeátmérője 150 nm. A szilícium-dioxid füst legkiemelkedőbb alkalmazása pozzolanic anyag a nagy teljesítményű betonhoz. Ez egészül ki a Portland cement beton javítása beton tulajdonságok, mint a nyomószilárdság, kötés szilárdság, és kopásállóság. Ezen túlmenően a szilícium-dioxid füst csökkenti a beton áteresztőképességét a kloridionok. Ez védi a beton beton vasbeton acél a korróziótól.
Ha többet szeretne megtudni ultrahangos keveréscement és szilícium-dioxid füst, kérjük, kattintson ide!
Szilikafüst CAS száma: 69012-64-2, Szilika füst EINECS száma: 273-761-1

Kicsapódott szilícium-dioxid

A kicsapódott szilícium-dioxid a SiO2 fehér, porszerű szintetikus amorf formája. A kicsapódott szilícium-dioxidot töltőanyagként, lágyítószerként vagy teljesítményjavulásként használják műanyagokban vagy gumiban, pl. gumiabroncsokban. Egyéb felhasználások közé tartozik a tisztítás, sűrítő vagy polírozó szer fogkrémek.
Ha többet szeretne megtudni az ultrahangos keverés fogkrém gyártás, kérjük, kattintson ide!
A füstölt szilícium-dioxid elsődleges részecskéinek átmérője 5 és 100 nm között van, míg az agglomerátráta mérete 40 μm-ig, az átlagos pórusméret pedig 30 nm-nél nagyobb. A pirogén szilícium-dioxidhoz hasonlóan a kicsapódott szilícium-dioxid lényegében nem mikroporózus.
A füstölt szilícium-dioxidot szilikátsósókat tartalmazó oldatból történő kicsapatással állítják elő. A semleges szilikát oldat ásványi savval történő reakciója után a kénsavat és a nátrium-szilikát oldatokat egyidejűleg hozzáadjuk a vízhez keveréssel, például ultrahangos keveréssel. A szilícium-dioxid savas körülmények között csapódik ki. Emellett olyan tényezők, mint a csapadék időtartama, a reaktánsok, a hőmérséklet és a koncentráció, valamint a pH hozzáadása, az agitáció módszere és intenzitása megváltoztathatja a szilícium-dioxid tulajdonságait. Sonomechanical izgatottság egy ultrahangos reaktor kamra hatékony módszer, hogy készítsen egy következetes és egységes részecskeméret. Ultrahangos izgatottság magas hőmérsékleten elkerüli a gél szakasz kialakulását.
További információ ultrahangos rázatással kell támogatott csapadék a nanoanyagok, mint például a kicsapódott szilícium-dioxid, kérjük, kattintson ide!
Kicsapódott szilícium-dioxid CAS-szám: 7631-86-9

Kolloid szilícium-dioxid / szilícium-dioxid kolloid

A kolloid szilícium-dioxid a finom, nem porózus, amorf, többnyire gömb alakú szilícium-dioxid részecskék folyékony fázisban történő szuszpenziója.
A szilícium-dioxid kolloidok leggyakoribb felhasználási területe a papírgyártás vízelvezető segédje, a szilíciumostyapolírozáshoz használt csiszolóanyag, a kémiai folyamatokkatalizátor, a nedvességelnyelő, a kopásálló bevonatokaadalék, vagy a flokkuláló, koaguláló, szórásos vagy stabilizáló felületaktív anyag.
Ha többet szeretne megtudni kolloid szilícium-dioxid a kopásálló polimer bevonatok, kérjük, kattintson ide!

A kolloid szilícium-dioxid termelése többlépcsős folyamat. Az alkáli-szilikát oldat részleges semlegesítése szilícium-dioxid magok kialakulásához vezet. A kolloid szilícium-dioxid részecskék alegységei jellemzően 1 és 5 nm közötti tartományban vannak. A polimerizáció körülményeitől függően ezek az alegységek összeilleszthetők. A pH 7 alá történő csökkentésével vagy só hozzáadásával az egységek láncláncokban egyesülnek, amelyeket gyakran szilikagéleknek neveznek. Különben az alegységek külön maradnak, és fokozatosan nőnek. A kapott termékeket gyakran szilícium-dioxid szilikának vagy kicsapódott szilícium-dioxidnak nevezik. A kolloid szilícium-dioxid szuszpenziót pH-beállítással stabilizálják, majd például párolgással koncentrálják.
Ha többet szeretne megtudni sonomechanical hatások sol-gel folyamatok, kérjük, kattintson ide!

Szilícium-dioxid egészségügyi kockázat

Száraz vagy levegőben kristályos szilikon-dioxid az emberi tüdő rákkeltő, amely súlyos tüdőbetegséget, tüdőrákot vagy szisztémás autoimmun betegségek. Amikor a szilícium-dioxid port belélegzik, és belép a tüdőbe, hegszövet képződését okozza, és csökkenti a tüdő oxigénfelvételi képességét (Silicosis). A SiO2 nedvesítése és diszperziója folyékony fázisba, pl. ultrahangos homogenizálással kiküszöböli az inhaláció kockázatát. Ezért a SiO2-t tartalmazó folyékony termék silicosist okozó kockázata nagyon alacsony. Kérjük, használjon megfelelő személyi védőfelszerelést, ha száraz por alakban kezeli a szilícium-dioxidot!

Irodalom