Viaszemulziók nagy teljesítményű ultrahanggal
Ha a viaszt nagyon homogén eloszlású nanocseppek formájában diszpergáljuk, stabil viaszemulziót kapunk. Az ultrahangos homogenizátorok nagy nyíróerőket hoznak létre, és megbízható, robusztus rendszerek a stabil viasz-nanoemulziók előállításához. A Hielscher Ultrasonics nagy nyíróerejű homogenizátorai kiváló emulziókat biztosítanak különböző iparágak számára.
Ultrahangos viaszemulziók
Az ultrahanggal létrehozott nagy nyíróerők biztosítják a nanoméretű viaszemulziók, például stabil paraffinviasz-nanoemulziók előállításához szükséges energiát.
Különböző viaszok kombinációjával szubmikronos és nanoméretű emulziók és diszperziók formulázhatók, hogy kiváló, nagyon magas szintű funkcionális tulajdonságokkal (például kenőképességgel, vízállósággal, karcállósággal stb.) rendelkező terméket kapjunk.
Az ultrahangos homogenizátorok nagy nyíróerői lehetővé teszik stabil, használatra kész, egyensúlyi állapotban lévő részecskéket tartalmazó viaszkészítmények előállítását. Az ultrahangos emulgeálás nanoméretű részecskéket és egyenletes eloszlást eredményez.
Ipari ultrahangos átfolyó rendszer viaszemulziók előállításához.
- nagyon kis, 100nm alatti cseppméretek
- stabil emulziók
- hosszabb eltarthatóság (mechanikai stabilitás)
- nagyobb hatékonyság
- precíz folyamatszabályozás
Ultrahangos paraffinviasz-nanoemulzió
Hogyan készítsünk stabil paraffinviasz-emulziót?
A nanoméretű viaszemulziót olvadt paraffinviaszból (olajfázisként), desztillált vízből és felületaktív anyagként alkalmazott anionos SDS-ből állítjuk össze. Durva előkeverék képzéséhez a viaszt, a vizet és a felületaktív anyagot mágneses keverővel, 1000 rpm fordulatszámon homogenizáljuk. Ehhez a felületaktív anyagot (koncentrációja 10 mg/ml emulzió) és a vizet főzőpohárban összekeverjük, és kb. 65–70ºC-ra melegítjük. Ezután a paraffinviaszt cseppenként adagoljuk, mágneses keverés mellett 0,2 értéken tartva az olajfázis térfogathányadát.
A paraffinviasz teljes mennyiségének hozzáadása után a durván előkevert emulziót UIP1000hdT ultrahangos asztali homogenizátorral (1000W, 20kHz) ultrahangos kezelésnek vetjük alá kb. 15 min időtartamig. Az ultrahangos emulgeálási folyamat nagyon nagy stabilitású viasz-nanoemulziót eredményez.
Olvasson többet a paraffinviasz-emulzió ultrahangos kezeléssel történő előállításáról!
A Hielscher UP400St készülékkel előállított ultrahangos nanoemulziók
Felületaktív anyagok
A viaszemulziók sztérikus mechanizmussal (nemionos emulgeálószerek alkalmazásával) vagy elektrosztatikus mechanizmussal (ionos, leggyakrabban anionos emulgeálószerek alkalmazásával) stabilizálhatók. Az anionos és nemionos emulgeálószerek kombinálása optimális stabilitást biztosít az emulziónak, mivel a viaszrészecskéket mindkét stabilizációs mechanizmus védi. Ezt elektrosztérikus stabilizációs mechanizmusnak nevezzük.
A viaszok emulgeálásához különféle emulgeálószerek vagy felületaktív anyagok használhatók, amelyek anionosak, kationosak vagy nemionosak lehetnek. A leggyakrabban alkalmazott felületaktív anyagok a nemionos felületaktív anyagként használt zsíralkohol-etoxilátok, mivel rendkívüli stabilitást biztosítanak a kemény vízzel, a hirtelen pH-változásokkal és az elektrolitokkal szemben. Egyéb specifikus anyagtulajdonságok eléréséhez különféle más anyagokat használnak, például anionos felületaktív anyagokat a jobb hidrofób jelleghez vagy kationos felületaktív anyagokat a jobb tapadáshoz.
Megjegyzés: Minél kisebbek a cseppek, annál több felületaktív anyag szükséges a cseppfelület beborításához, mivel a gömbök V/S aránya a következő: S/V = 3/R. A hossz vagy a sugár bármilyen, x*l vagy x*r mértékű növelése esetén a felület x négyzetével (x2), a térfogat pedig x köbével növekszik (x3).
Formulázás viaszemulziókkal és diszperziókkal
Az ultrahangos homogenizátorokat nemcsak viaszemulziók / diszperziók képzésére használják – a viaszemulziók további feldolgozási lépéseiben is alkalmazzák őket, hogy az emulziót adalékként beépítsék a végtermékbe (például bevonatokba, lakkokba, festékekbe, kozmetikumokba stb.).
Nagy igénybevételre tervezett ultrahangos homogenizátorok stabil viaszemulziókhoz
A Hielscher Ultrasonics a nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok világszerte elismert szállítója. Ultrahangos készülékeink világszerte megtalálhatók a vegyiparban, a gyógyszeriparban, a kozmetikai iparban és az élelmiszeriparban, megbízható és robusztus „igáslovakként”. A Hielscher ipari ultrahangos készülékei képesek folyamatosan nagyon nagy, akár 200µm amplitúdót biztosítani (igény esetén ennél nagyobbat is), intenzív kavitáció és nagy nyíróhatás létrehozásához. Ennek eredményeként ultrafinom nanoemulziók és diszperziók keletkeznek, nagyon szűk részecskeméret-eloszlással. Nagy teljesítményű ultrahangos rendszereink segítenek Önnek kiváló minőségű viaszkészítményeket előállítani.
A Hielscher ultrahangos kezelőberendezéseinek robusztus kialakítása lehetővé teszi a 24/7 üzemelést nagy igénybevétel mellett és nehéz környezeti körülmények között.
UP400St szondás ultrahangos kezelőberendezés stabil viaszemulziók előállításához.
| Adagtérfogat | Térfogatáram | Ajánlott készülékek |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| 15–150L | 3–15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | nagyobb | összekapcsolt készülékek: UIP16000hdT |
Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezzen tőlünk!
Nagy teljesítményű, 1,5kW-os UIP15000hdT ultrahangos homogenizátor átfolyó cellával, inline emulgeáláshoz.
Szakirodalom / Hivatkozások
- 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.
Hasznos tudnivalók
Mi a viasz? Mire használják a viaszokat?
A viaszokat a szerves vegyületek sokféle anyagot magában foglaló csoportjaként határozzuk meg, amelynek tagjai a környezeti hőmérséklethez közeli hőmérsékleteken hidrofób, képlékeny szilárd anyagok. A viaszok különböző összetevőkből állnak, köztük szénhidrogénekből (normál vagy elágazó láncú alkánokból és alkénekből), ketonokból, diketonokból, primer és szekunder alkoholokból, aldehidekből, szterolészterekből, alkánsavakból, terpénekből (szkvalénből) és monoészterekből (viaszészterekből). A viaszok kémiai összetétele összetett és változó, de általában viszonylag nagy arányban tartalmaznak alkánokat, és a szénhidrogének hosszú vagy nagyon hosszú szénláncokkal rendelkeznek (12-től körülbelül 38 szénatomig). Széles hőmérséklet-tartományban szilárdak (olvadáspontjuk 60°C és 100°C között van). Megolvadva kis viszkozitású folyadékká alakulnak.
Jellemzőjük, hogy vízben nem oldódnak, szerves, apoláris oldószerekben viszont igen. Megkülönböztethetünk természetes (növényi vagy állati eredetű), félszintetikus és szintetikus viaszokat.
A viaszok kereskedelmi célú előállításának fő alapanyaga a nyersolaj.
A kőolajból származó viaszok két legfontosabb típusa a paraffinviaszok és a mikrokristályos viaszok:
A paraffinviaszok többnyire fehér, szagtalan, íztelen, viaszos, szilárd állagúak, jellemző olvadáspontjuk 46°C és 68°C (115°F és 154°F) között van, sűrűségük pedig kb. 900 kg/m3. Makrokristályos szerkezetűek, és vízben nem oldódnak, éterben, benzolban és bizonyos észterekben viszont igen. A paraffinviaszok nyersolajból származnak, és 20–40 szénatomot tartalmaznak.
A mikrokristályos viaszt, más néven petrolátumot, illata, színe, olajtartalma, állaga és olajmegkötő tulajdonsága miatt sokféle alkalmazásban használják.
Az α-olefin viaszokat szintetikusan állítják elő etilénből, vagy Fischer-Tropsch-szintézissel, Ziegler-Natta-katalizátor alkalmazásával, vagy az etilén oligomerizációjával. Az alfa-olefin viaszokat leggyakrabban kenőolaj-adalékokban, PVC-kenőanyagokban, gyertyákban, olajfúrási vegyszerekben és kozmetikumokban használják.
A polietilénviasz (PE-WAX) etilénmonomer-láncokból álló, ultrakis molekulatömegű polietilén (ULMWPE). A polipropilénviasz (PP-WAX) szintetikus, kristályos, kis molekulatömegű gyanta.
Mind a polietilén-, mind a polipropilénviaszok homopolimerek, és főként műanyagokhoz való színezőanyagok formulázására használják őket.
A kopolimerviaszokat , például az etilén-vinil-acetát (EVA) és az etilén-akrilsav (EAA) származékait, széles körben alkalmazzák bevonatok, például metál alapbevonatok formulázásában.
A viaszokat és viaszadalékokat széles körben használják arra, hogy a terméknek kenőképességet/csúszósságot, reológiai tulajdonságokat, kopásállóságot, összetapadásgátló/záróréteg-tulajdonságokat, fényt vagy matt hatást, oxidációval szembeni ellenállást és/vagy víztaszító képességet biztosítsanak.
A viaszok számos iparágban széles körben használt összetevők, például vegyi anyagok (például finom- és speciális vegyi anyagok), bevonatok, festékek és nyomdafestékek, adalékok és módosítóanyagok, ragasztók, műanyagok és PVC, gumiabroncsok és gumitermékek, építőipari és építési termékek, termosztatikus szabályozóeszközök, csomagolóanyagok, élelmiszerek és kozmetikumok előállításában.
Természetes viaszok:
- Állati viaszok: méhviasz, lanolin, faggyú, sellak, cetvelő
- Növényi viaszok: karnauba-, kandelilla-, szója-, ricinus-, rizskorpa-, viaszmyrtusz-, jojobaviasz stb.
Ásványi viaszok:
- Fosszilis viaszok: cerezin, montánviasz, ozokerit, tőzegviasz
- Kőolajviaszok: paraffin, mikrokristályos viaszok, például petrolátum
Szintézissel előállított viaszok:
Szintetikus viaszok: etilénalapú polimerek, például polietilén és poliol-éter-észterek; poliolefinviaszok; zsírsavamid-viaszok; klórozott naftalinok; szénhidrogén típusú viaszok, például Fischer-Tropsch-viaszok.
Mi a viaszemulzió?
A viaszemulzió / viaszdiszperzió egy vagy több viasz vízben alkotott stabil keveréke. Mivel a viaszok és a vizes folyadékok általában nem elegyednek, stabil viaszemulzió képzéséhez felületaktív anyagokra és kifinomult keverési eljárásra, például nagy teljesítményű ultrahangra van szükség. Helyes szóhasználattal a viaszemulziót viaszdiszperziónak kell nevezni, mivel a viaszok szobahőmérsékleten szilárdak. Mivel azonban a viaszemulziókat / diszperziókat olvadt viaszokból készítik, a vizes viaszkészítményekre leggyakrabban az „emulgeálás” és a „viaszemulzió” kifejezéseket használják, míg a „viaszdiszperzió” kifejezés többnyire oldószeralapú viaszkészítményt jelöl.
Mi az emulzió?
Az emulzió két vagy több, egymással nem elegyedő folyadék folyadékban alkotott diszperziója.
Az emulzió különböző típusokban fordulhat elő: w/o, o/w, w/o/w, o/w/o
Az emulzió típusa (w/o vagy o/w) hígítási próbával vizsgálható. Az emulzió kizárólag a folytonos / külső fázissal hígítható. Az emulzió típusának azonosítására szolgáló másik módszer a vezetőképesség vizsgálata. Az ionos o/w emulziók nem vezetik az elektromos áramot, míg az o/w emulziók vezetik.
A CoCl2 szűrőpapír-próba alkalmazásához a szűrőpapírt CoCl2 vegyülettel impregnáljuk és megszárítjuk (kék szín). A CoCl2 szűrőpapír színe rózsaszínre változik, ha o/w emulziót adunk hozzá.
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorokat gyárt laboratóriumi mérettől ipari méretig.