ნანო-სტრუქტურირებული ცელულოზის ულტრაბგერითი წარმოება

ნანოცელულოზა, შესანიშნავი მაღალი ხარისხის დანამატი, მოიპოვა ყურადღება მისი მრავალმხრივი გამოყენების გამო, როგორც რევოლოგიის მოდიფიკატორი, გამაძლიერებელი აგენტი და ძირითადი კომპონენტი სხვადასხვა მოწინავე მასალებში. ეს ნანოსტრუქტურული ფიბრილები, რომლებიც მიღებულია ნებისმიერი ცელულოზის შემცველი წყაროდან, შეიძლება ეფექტურად იზოლირებული იყოს მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზაციისა და დაფქვის საშუალებით. ეს პროცესი, რომელიც ცნობილია როგორც გაჟღენთვა, მნიშვნელოვნად აძლიერებს ფიბრილაციას, რაც იწვევს ნანოცელულოზის უფრო მაღალ მოსავალს და წარმოქმნის წვრილ, თხელ ბოჭკოებს. ულტრაბგერითი ტექნოლოგია აღემატება წარმოების ჩვეულებრივ მეთოდებს, მისი უნარის გამო წარმოქმნის ექსტრემალური კავიტაციის მაღალი ათვლის ძალებს, რაც მას განსაკუთრებულ ინსტრუმენტად აქცევს ნანოცელულოზის წარმოებისთვის.

ნანოცელულოზის ულტრაბგერითი წარმოება

მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი ხელს უწყობს მიკრო და ნანო ცელულოზის მოპოვებას და იზოლაციას ცელულოზის მასალების სხვადასხვა წყაროებიდან, როგორიცაა ხის, ლიგნოცელულოზის ბოჭკოები (რბილობი ბოჭკოები) და ცელულოზის შემცველი ნარჩენები.
მცენარეული ბოჭკოების გათავისუფლება საწყისი მასალისგან, ულტრაბგერითი სახეხი და ჰომოგენიზაცია არის მძლავრი და საიმედო მეთოდი, რომელიც იძლევა ძალიან დიდი მოცულობის დამუშავების საშუალებას. რბილობი იკვებება ინლაინ სონორეაქტორში, სადაც ულტრაბგერითი მაღალი ათვლის ძალები არღვევს ბიომასის უჯრედულ სტრუქტურას ისე, რომ ფიბრილოზური მატერია ხელმისაწვდომი გახდება.

ქვემოთ მოყვანილი სურათი 1 გვიჩვენებს TEM სურათს “არასოდეს გამხმარი ბამბა” (NDC) გადაეცემა ფერმენტულ ჰიდროლიზს და გაჟღენთილია ა Hielscher ზონდის ტიპის sonicator UP400S 20 წუთის განმავლობაში.
[ბიტენკორტი და სხვ. 2008]

ქვემოთ მოყვანილი სურათი 2 გვიჩვენებს ვისკოზის ფირის SEM სურათს, რომელიც გადაეცემა ფერმენტულ ჰიდროლიზს, რასაც მოჰყვება სონიკაციით Hielscher sonicator მოდელი UP400S.
[ბიტენკორტი და სხვ. 2008]

ულტრაბგერითი ნანოცელულოზის დამუშავება ასევე წარმატებით შეიძლება შერწყმული იყოს TEMPO-დაჟანგული ბოჭკოების მკურნალობასთან. TEMPO-პროცესში ცელულოზის ნანობოჭკოები იწარმოება ჟანგვის სისტემით 2,2,6,6-ტეტრამეთილპიპერიდინილ-1-ოქსილის (TEMPO), როგორც კატალიზატორის და ნატრიუმის ბრომიდის (NaBr) და ნატრიუმის ჰიპოქლორიტის (NaOCl) გამოყენებით. კვლევამ დაადასტურა, რომ ჟანგვის ეფექტურობა მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულია, როდესაც დაჟანგვა ტარდება ულტრაბგერითი დასხივების ქვეშ.

ნანოცელულოზის ულტრაბგერითი დისპერსია

ნანოცელულოზის დისპერსიები აჩვენებენ არაჩვეულებრივ რეოლოგიურ ქცევას მისი მაღალი სიბლანტის გამო ნანოცელულოზის დაბალ კონცენტრაციებში. ეს ნანოცელულოზას ძალიან საინტერესო დანამატად აქცევს, როგორც რეოლოგიურ მოდიფიკატორს, სტაბილიზატორს და ჟელანტს სხვადასხვა გამოყენებისთვის, მაგ., საფარის, ქაღალდის ან კვების მრეწველობაში. თავისი უნიკალური თვისებების გამოსახატავად ნანოცელულოზა უნდა იყოს
ულტრაბგერითი დისპერსირება იდეალური მეთოდია მცირე ზომის, ერთ დისპერსიული ნანოცელულოზის მისაღებად. იმის გამო, რომ ნანოცელულოზა ძლიერად თხელდება, დენის ულტრაბგერა არის სასურველი ტექნოლოგია ნანოცელულოზის სუსპენზიების ფორმულირებისთვის, რადგან მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი სითხეებში შეერთება ქმნის ექსტრემალურ ათვლის ძალებს.
დააწკაპუნეთ აქ, რომ გაიგოთ მეტი სითხეებში ულტრაბგერითი კავიტაციის შესახებ!
ნანოკრისტალური ცელულოზის სინთეზის შემდეგ, ნანოცელულოზა ხშირად ულტრაბგერით ნაწილდება თხევად გარემოში, მაგ. არაპოლარულ ან პოლარულ გამხსნელში, როგორიცაა დიმეთილფორმამიდი (DMF), საბოლოო პროდუქტის ფორმულირებისთვის (მაგ. ნანოკომპოზიტები, რეოლოგიური მოდიფიკატორი და ა.შ.) როგორც CNFs გამოიყენება როგორც დანამატები მრავალფეროვან ფორმულებში, საიმედო დისპერსიას გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს. ულტრაბგერითი აწარმოებს სტაბილურ და ერთნაირად დაშლილ ფიბრილებს.

ცელულოზის ნანობოჭკების ულტრაბგერითი გაუმჯობესებული დეწყალიზაცია

ცელულოზის ნანობოჭკოების ულტრაბგერითი გაძლიერებული გაუწყლოება არის უახლესი ტექნიკა, რომელიც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს წყლის მოცილების ეფექტურობას – ცელულოზის ნანობოჭკოებს უაღრესად მიმზიდველ დანამატად აქცევს ნანოქაღალდის წარმოებისთვის. ნანოცელულოზის ბოჭკოებს, როგორც წესი, ესაჭიროება დროში ინტენსიური წყალგაუმტარი წყლის შეკავების მაღალი უნარის გამო. ულტრაბგერითი ტალღების გამოყენებით, ეს პროცესი აჩქარებულია ინტენსიური კავიტაციური ძალების წარმოქმნით, რაც არღვევს წყლის მატრიცას და ხელს უწყობს წყლის უფრო სწრაფ, ერთგვაროვან გამოდევნას. ეს არა მხოლოდ ამცირებს გაშრობის დროს, არამედ აძლიერებს მიღებული ცელულოზის ნანობოჭკოების სტრუქტურულ მთლიანობას და მექანიკურ თვისებებს, რაც მას უაღრესად ეფექტურ მეთოდად აქცევს მაღალი ხარისხის ნანოქაღალდების და სხვა ნანომასალების წარმოებაში.
შეიტყვეთ მეტი ნანოქაღალდის ულტრაბგერითი დეწყალიზაციის შესახებ!

სამრეწველო ნანოცელულოზის წარმოება დენის ულტრაბგერითი გამოყენებით

Hielscher Ultrasonics გთავაზობთ მძლავრი და საიმედო ულტრაბგერითი გადაწყვეტილებების ყოვლისმომცველ ასორტიმენტს, მცირე ლაბორატორიული მასშტაბის ულტრაბგერითი აპარატებიდან დაწყებული ფართომასშტაბიანი სამრეწველო სისტემებით, იდეალურია ნანოცელულოზის კომერციული დამუშავებისთვის. Hielscher სამრეწველო ზონდის ტიპის sonicators-ის მთავარი უპირატესობა მდგომარეობს იმაში, რომ მათ შეუძლიათ უზრუნველყონ ოპტიმალური ულტრაბგერითი პირობები მათი ნაკადის სონორეაქტორების მეშვეობით, რომლებიც მოდის სხვადასხვა ზომისა და გეომეტრიით. ეს რეაქტორები უზრუნველყოფენ ულტრაბგერითი ენერგიის გამოყენებას თანმიმდევრულად და ერთგვაროვნად ცელულოზის მასალაზე, რაც იწვევს დამუშავების მაღალ შედეგებს.

Hielscher-ის სკამზე მომუშავე სონიკატორებს, როგორიცაა UIP1000hdT, UIP2000hdT და UIP4000hdT, შეუძლიათ გამოიმუშაონ რამდენიმე კილოგრამი ნანოცელულოზა ყოველდღიურად, რაც მათ შესაფერისია საშუალო მასშტაბის წარმოების საჭიროებისთვის. ფართომასშტაბიანი კომერციული წარმოებისთვის, სრულ ინდუსტრიულ ერთეულებს, როგორიცაა UIP10000 და UIP16000hdT, შეუძლიათ გაუმკლავდნენ ფართო მასობრივ ნაკადებს, რაც უზრუნველყოფს ნანოცელულოზის მაღალი მოცულობის ეფექტურ წარმოებას.

Hielscher ულტრაბგერითი სისტემების ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი უპირატესობა არის მათი ხაზოვანი მასშტაბირება. ორივე სკამზე და სამრეწველო ულტრაბგერითი შეიძლება დამონტაჟდეს კლასტერებში, რაც უზრუნველყოფს ფაქტობრივად შეუზღუდავი დამუშავების შესაძლებლობებს, რაც მათ იდეალურ არჩევანს აქცევს ოპერაციებისთვის, რომლებიც მოითხოვს მაღალ გამტარუნარიანობას და საიმედო შესრულებას ნანოცელულოზის წარმოებაში.