ნანონაწილაკების დისპერსიები ცვილში – შექმენით სტაბილური ფორმულაციები!
ნანონაწილაკების ცვილის მატრიცებში დისპერგირება მნიშვნელოვანი, თუმცა რთული ამოცანაა საფარების, კოსმეტიკის, ფარმაცევტიკისა და ფაზური ცვლილების მასალების სფეროში. გამდნარი ცვილების საკუთარი სიბლანტის, მათი ჰიდროფობურობისა და მაღალი ზედაპირული ენერგიის გამო ნანონაწილაკების აგლომერაციის ტენდენციის გათვალისწინებით, ნანონაწილაკებისა და ცვილის დისპერსიის მომზადება სპეციალურ ცოდნას მოითხოვს. Hielscher-ის სონიკატორები უზრუნველყოფენ დისპერგირების სიმძლავრეს, ზუსტ კონტროლსა და მასშტაბირებადობას სტაბილური ნანონაწილაკებისა და ცვილის დისპერსიების მისაღებად როგორც ლაბორატორიულ, ისე სამრეწველო წარმოებაში.
ნანონაწილაკების ცვილში დისპერგირების სირთულეები
ნანონაწილაკები – იქნება ისინი ლითონური, კერამიკული თუ ნახშირბადზე დაფუძნებული – ადვილად ქმნიან აგრეგატებს ძლიერი ვან დერ ვაალსის ურთიერთქმედების გამო. ცვილში ეს ურთიერთქმედებები კიდევ უფრო ძლიერდება პოლარული გამხსნელების ან სტაბილიზატორების არარსებობის გამო. მექანიკური შერევა ან როტორ-სტატორული ჰომოგენიზატორები ხშირად არასაკმარისია, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც ნანონაწილაკების დიამეტრი 100 nm-ზე ნაკლებია ან როდესაც ნაწილაკების მაღალი შემცველობაა საჭირო. ჰომოგენური დისპერსიის მისაღებად საჭიროა ისეთი ენერგიის მიწოდება, რომელიც უზრუნველყოფს აგლომერატების დაშლას ნანომასშტაბზე და ამავდროულად ნაწილაკების ზედაპირის ცვილის გარემოთი დასველებას.
Hielscher-ის პრობის ტიპის სონიკატორები ქმნიან სტაბილურ პარაფინის ცვილის ნანოემულსიებს.
ულტრაბგერითი ნანოდისპერსიის მექანიზმი
ულტრაბგერითი დისპერგირების მაღალი ეფექტურობა განპირობებულია აკუსტიკური კავიტაციის უნიკალური მოქმედების მექანიზმით. პრობის ტიპის სონიკატორები ქმნიან ინტენსიურ კავიტაციურ ძალებს, როდესაც მაღალი ინტენსივობის, დაბალი სიხშირის ულტრაბგერითი ტალღები ვრცელდება სითხეში, მაგალითად, გამდნარ ცვილში. კავიტაციის დროს ბუშტების კოლაფსი წარმოქმნის ლოკალურ ცხელ უბნებს უკიდურესად მაღალი ძვრის გრადიენტებით, დარტყმითი ტალღებითა და მიკროჭავლებით. ეს ხანმოკლე ძალები გადალახავს ნაწილაკთაშორის ადჰეზიას და ეფექტურად შლის ნანონაწილაკების აგლომერატებს.
გარდა ამისა, ულტრაბგერითი დამუშავება აუმჯობესებს ნანონაწილაკების ზედაპირების დასველებას ცვილის ნადნობით. კავიტაციური ბუშტების განმეორებითი კოლაფსი ამცირებს ფაზათაშორის დაჭიმულობას, რაც ცვილის მოლეკულებს საშუალებას აძლევს შეაღწიონ ნაწილაკებს შორის და უზრუნველყონ მათი სტერიკული სტაბილიზაცია.
ულტრაბგერითად მომზადებული ცვილის ნანოდისპერსიების გამოყენება
ნანონაწილაკების ცვილში ჰომოგენურად დისპერგირების შესაძლებლობა გზას უხსნის მრავალფეროვან გამოყენებებს:
- საფარები და საპრიალებლები: სილიკის ან ალუმინის ოქსიდის ნანონაწილაკების დამატება ზრდის სიმაგრეს, ნაკაწრების მიმართ მდგრადობას და ბრწყინვალებას.
- კოსმეტიკური ფორმულაციები: ტიტანის დიოქსიდის ან თუთიის ოქსიდის ნანონაწილაკები უზრუნველყოფენ UV დაცვას გამჭვირვალობის შენარჩუნებით.
- ფაზური ცვლილების მასალები (PCMs): გრაფენი, ნახშირბადის ნანომილაკები ან მეტალის ოქსიდები ზრდიან თბოგამტარობას, რაც აუმჯობესებს სითბოს შენახვის ეფექტურობას ენერგეტიკულ სისტემებში.
- წამლის მიწოდება: ცვილში ჩართული ლიპოფილური ნანონაწილაკები მოქმედებენ როგორც ნელი გამოთავისუფლების რეზერვუარები ადგილობრივი გამოყენების ან პერორალურ ფორმულაციებში.
ულტრაბგერითი დისპერგატორები ცვილ-ნანონაწილაკების ფორმულაციებისთვის
ულტრაბგერითი დისპერგირება Hielscher-ის მაღალი წარმადობის პრობის ტიპის სონიკატორების გამოყენებით არის მდგრადი და მასშტაბირებადი ტექნიკა სტაბილური ცვილის ნანოდისპერსიების წარმოებისთვის.
Hielscher-ის პრობის ტიპის ულტრაბგერითი სისტემები ფართოდ გამოიყენება ნანონაწილაკების დამუშავებისთვის მათი მაღალი წარმადობის, პარამეტრების ზუსტი კონტროლისა და წრფივი მასშტაბირებადობის გამო. მიუხედავად იმისა, გჭირდებათ ცვილში ნანონაწილაკების დისპერსიების მომზადება პარტიულად თუ უწყვეტ ინლაინ წარმოებაში, Hielscher Ultrasonics გთავაზობთ ულტრაბგერითი დამუშავების იდეალურ კონფიგურაციას: ულტრაბგერითი ლაბორატორიული ჰომოგენიზატორები იდეალური ინსტრუმენტებია კვლევისა და პროდუქტის შემუშავებისთვის, ხოლო ულტრაბგერითი სამრეწველო ნაკადის კამერები უზრუნველყოფენ სტაბილური ცვილის ნანოდისპერსიების წარმოებას უმაღლესი ხარისხის სტანდარტების შესაბამისად.
შექმნილი უმაღლესი ხარისხის სტანდარტების შესაბამისად, Hielscher-ის ულტრაბგერითი აპარატები აერთიანებს მდგრადობას, მომხმარებლისთვის მოსახერხებლობას და მარტივ ინტეგრაციას სამრეწველო პროცესებში. შექმნილია რთული გარემოსთვის გამძლეობის უზრუნველსაყოფად, ისინი იყენებენ თანამედროვე ტექნოლოგიებს, არიან ISO სერტიფიცირებული და აკმაყოფილებენ CE, UL, CSA და RoHS მოთხოვნებს.
- მაღალი ეფექტურობა
- თანამედროვე ტექნოლოგია
- საიმედოობა და მდგრადობა
- რეგულირებადი, ზუსტი პროცესის კონტროლი
- პარტიული და ინლაინ
- ნებისმიერი მოცულობისთვის
- ინტელექტუალური პროგრამული უზრუნველყოფა
- სმარტ ფუნქციები (მაგ., პროგრამირებადი, მონაცემთა პროტოკოლირება, დისტანციური მართვა)
- მარტივი და უსაფრთხო ექსპლუატაცია
- ტექნიკური მომსახურების მცირე საჭიროება
- CIP (ადგილზე გაწმენდა)
ქვემოთ მოცემული ცხრილი გაძლევთ წარმოდგენას ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების დაახლოებით დამუშავების სიმძლავრეზე:
| პარტიის მოცულობა | მოცულობითი ხარჯი | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 0,5 – 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 – 500mL | 10 to 200mL/min | UP100H |
| 10 – 2000mL | 20 to 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 – 20L | 0,2 to 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 – 100L | 2 to 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 – 150L | 3 to 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 to 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | უფრო დიდი | კლასტერი UIP16000hdT |
ულტრაბგერითი ემულსიფიკაციის სისტემა სამრეწველო მარგარინის წარმოებისთვის
ლიტერატურა / რეფერენსები
- 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.
ხშირად დასმული კითხვები
რა არის ცვილი?
ცვილი არის ორგანული, ჰიდროფობური მასალების კლასი, რომელიც ძირითადად შედგება გრძელჯაჭვიანი ნახშირწყალბადებისგან, ესტერებისგან, ცხიმოვანი მჟავებისა და სპირტებისგან. ეს მასალები ოთახის ტემპერატურაზე მყარია, აქვთ შედარებით დაბალი დნობის ტემპერატურა და გაცხელებისას რბილდება.
რა არის ცვილების სხვადასხვა ტიპები?
ცვილების სხვადასხვა ტიპებს შორის არის ბუნებრივი ცვილები, როგორიცაა ფუტკრის ცვილი, კარნაუბა და კანდელილა, მინერალური ცვილები, რომლებიც მიღებულია ნავთობიდან ან ლიგნიტიდან, როგორიცაა პარაფინი, მიკროკრისტალური და მონტანის ცვილი, და სინთეზური ცვილები, როგორიცაა პოლიეთილენი, ფიშერ–ტროპშის და ამიდური ცვილები.
რისთვის გამოიყენება ცვილი?
ცვილები ფართოდ გამოიყენება მრეწველობის სხვადასხვა დარგში. საფარებსა და საპრიალებლებში ისინი უზრუნველყოფენ ზედაპირის დაცვას, კოსმეტიკასა და ფარმაცევტიკაში მოქმედებენ როგორც სტრუქტურის წარმომქმნელი და შემკვრელი ნივთიერებები, კვების მრეწველობაში გამოიყენება როგორც მიკვრის საწინააღმდეგო საშუალებები და დამცავი საფარები, ხოლო ტექნიკურ სფეროებში ასრულებენ საპოხი მასალების, წებოების და ენერგიის შესანახი ფაზური ცვლილების მასალების ფუნქციას.
რა არის სხვადასხვა ცვილების პოლარობა?
ცვილების პოლარობა მერყეობს მათი ქიმიური შემადგენლობის მიხედვით. პარაფინის და პოლიეთილენის ცვილები ძირითადად არაპოლარულია, ფუტკრის და კარნაუბას ცვილები ავლენენ სუსტ პოლარობას ესტერების და თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავების გამო, ხოლო მონტანის ან ზოგიერთი სინთეზური ცვილი ავლენენ ზომიერ პოლარობას კარბოქსილური და ამიდური ფუნქციური ჯგუფების გამო.
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი წარმადობის ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს ლაბორატორიული დან სამრეწველო ზომამდე.