나노 구조 셀룰로오스의 초음파 생산

  • 나노 셀룰로오스는 다양한 성능의 재료 및 응용 분야에서 레올 로지 개질제, 강화제 및 첨가제로 성공적으로 사용되는 고성능 첨가제입니다.
  • 나노 구조 피 브릴은 고출력 초음파 균질화 및 밀링 (milling)을 통해 모든 셀룰로오스 함유 원천으로부터 매우 효율적으로 분리 될 수 있습니다.
  • 초음파 처리는 높은 수준의 섬유화, 높은 나노 셀룰로스 수율 및 더 얇은 섬유를 얻을 수 있습니다.
  • 초음파 기술은 극한의 캐비테이션 높은 전단력으로 인해 나노 셀룰로오스 제조의 전통적인 방법을 능가합니다.

Nanocellulose의 초음파 제조

고출력 초음파는 목재, 리그 노 셀룰로오스 섬유 (펄프 섬유) 및 셀룰로오스 함유 잔류 물과 같은 다양한 셀룰로오스 재료 공급원으로부터 마이크로 및 나노 셀룰로오스의 추출 및 분리에 기여합니다.
원료 물질로부터 식물 섬유를 방출하기 위해, 초음파 연마균질화 매우 큰 볼륨을 처리 할 수있는 강력하고 신뢰할 수있는 방법입니다. 펄프는 인라인 소공 리 반응기로 공급되며, 초음파 고 전단력은 바이오 매스의 세포 구조를 파괴하여 소 섬유 물질을 사용할 수있게합니다.
아래의 그림 1은 “절대로 말린면” (NDC) 효소 가수 분해에 제출하고 Hielscher의 UP400S 20 분 동안. [Bittencourt et al. 2008]

Nanocellulose shows outstanding properties due to its high surface/mass ratio. Hielscher's ultrasound technology is a reliable and efficient method to produce nanocellulose and cellulose nanocrystals.

TEM 이미지 “절대로 말린면” (NDC)를 효소 적 가수 분해에 적용하고 Hielscher의 UP400S로 20 분간 초음파 처리 하였다. [Bittencourt et al. 2008]

아래의 그림 2는 효소 가수 분해를 거친 viscose 필름의 SEM 이미지이며, UP400S. [Bittencourt et al. 2008]

나노 셀룰로오스 복합 재료의 초음파 생산.

효소 가수 분해에 제출 된 비스코스 필름의 SEM 이미지,이어서 UP400S [비텐 코우 트 (Bittencourt) 등의 초음파 처리. 2008]

초음파 나노 셀룰로오스 처리는 또한 TEMPO 산화 섬유 처리와 성공적으로 결합 될 수 있습니다. TEMPO 공정에서 촉매로 2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl-1-oxyl (TEMPO), 브롬화 나트륨 (NaBr)과 차아 염소산 나트륨 (NaOCl)을 사용하는 산화 시스템으로 셀룰로오스 나노 섬유를 제조합니다. 연구는 산화가 초음파 조사 하에서 수행 될 때 산화 효율이 현저하게 개선됨을 증명했다.

초음파 분산

나노 셀룰로오스 분산액은 낮은 나노 셀룰로오스 농도에서 높은 점도를 나타내어 탁월한 유동 학적 거동을 나타냅니다. 이것은 nanocellulose를 유변학 적 개질제, 안정제 및 코팅제, 제지 또는 식품 산업과 같은 다양한 응용 분야에 사용되는 겔 화제와 같이 매우 흥미로운 첨가제로 만듭니다. 고유 한 성질을 표현하기 위해서는 나노 셀룰로오스가 반드시 필요합니다.
초음파 분산은 미세한 크기의 단일 분산 형 나노 셀룰로오스를 얻는 이상적인 방법입니다. 나노 셀룰로오스가 높기 때문에 전단 담화초음파는 유체에 고출력 초음파를 커플 링하면 극심 전단력이 생기기 때문에 나노 셀룰로오스 현탁액을 공식화하는 데 유리한 기술입니다. (액체의 초음파 캐비테이션에 대해 자세히 알아 보려면 여기를 클릭하십시오!)
나노 결정 셀룰로오스의 합성 후, 나노 셀룰로오스는 종종 초음파 분산 된 CNF가 매니 폴드 제제의 첨가제로 사용됨에 따라, 신뢰성있는 분산이 중요합니다. 예를 들어, 디메틸 포름 아미드 (DMF)와 같은 비극성 또는 극성 용매와 같은 액체 매질에 최종 생성물 (예 : 나노 복합체, 유변학 적 개질제 등) Ultrasonication은 안정되고 균일하게 분산 된 원 섬유를 생성합니다.

산업용 초음파 처리

Hielscher Ultrasonics는 소형에서 강력하고 신뢰성있는 초음파 기술을 제공합니다. 실험용 초음파기 벤치 탑 시스템 및 전체 상업용 산업 플랜트 장비. 다양한 크기와 기하학에서 사용할 수있는 Hielscher의 flowthrough sonoreactors에서 최적화 된 반응 조건이 셀룰로오스 물질에 집중되고 균일하게 적용될 때 최적의 초음파 조건이 달성됩니다.
Hielscher의 초음파 벤치 탑 장치 (예 : UIP1000hdT, UIP2000hdT 또는 UIP4000hdT몇 kg의 나노 셀룰로오스가 하루에 쉽게 생산 될 수 있습니다. 전체 산업 단위는 UIP10000UIP16000 매우 큰 대량 흐름을 처리하고 높은 생산량의 상업적 생산을 허용합니다. Hielscher의 모든 벤치 톱 및 산업용 초음파 장비는 클러스터로 설치할 수 있으므로 초음파 처리 용량에는 거의 제한이 없습니다.

성공적인 초음파 처리를위한 3 단계 : 실현 가능성 - 최적화 - 스케일 업 (확대하려면 클릭하십시오!)

초음파 가공 : Hielscher는 타당성 및 최적화에서 상업 생산에 이르기까지 여러분을 안내합니다!

초음파 이점 :

  • 고도의 세동
  • 높은 나노 셀룰로스 수율
  • 얇은 섬유
  • 엉킴 섬유
나노 셀룰로오스의 초음파 처리는 격리, 세동, 분산 및 제제화에 기여합니다. (확대하려면 클릭!)

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Ultrasonic devices such as Hielscher's UP400S are auccefully used to produce nanocellulose

Hielscher의 실험실 초음파기 UP400S (400W, 24kHz)

문학 / 참고 문헌

  • E. Abraham, B. Deep, LA Pothan, M. Jacob, S. Thomas, U. Cvelbar, R. Anandjiwala (2011) : 리그 노 셀룰로오스 섬유에서 나노 셀룰로오스 피 브릴의 추출 : 새로운 접근법. Carbohydrate Polymers 86, 2011. 1468-1475.
  • E. Bittencourt, M. de Camargo (2011) : 환경 친화적 인 효소 가수 분해 및 고 에너지 Sonication을 사용하여, 건조한면에서 셀룰로오스의 나노 섬유의 생산에 관한 예비 연구. 3rd Int'l. 워크숍 : 청정 생산의 진보. 상파울루, 브라질, 5 월 18 일 – 2011 년 20 월.
  • LS Blachechen, JP de Mesquita, EL de Paula, FV Pereira, DFS Petri (2013) : 셀룰로스 나노 결정의 콜로이드 안정성과 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 매트릭스에서의 분산 성의 상호 작용. 셀룰로오스 2013.
  • A. Dufresne (2012) : 나노 셀룰로오스 : 자연에서 고성능 맞춤 소재. Walter de Gruyter, 2012.
  • MA Hubbe; OJ Rojas; LA Lucia, M. Sain (2008) : Cellulosic Nanocomposites : Review. BioResources 3/3, 2008. 929-980.
  • SP Mishra, A.-S. Manent, B. Chabot, C. Daneault (2012) : 천연 셀룰로오스로부터 나노 셀룰로오스 생산 – 초음파를 이용한 다양한 옵션. BioResources 7/1, 2012. 422-436.
  • VK Thakur (2014 년) : Nanocellulose 중합체 Nanocomposites : 기본과 신청. 와일리 & 아들들, 2014.
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Nanocellulose

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나노 셀룰로스에 대하여

Nanocellulose는 셀룰로오스 나노 섬유 (CNF)의 다른 유형을 포함하며, 미세 섬유 화 셀룰로오스 (MFC), 나노 결정질 셀룰로오스 (NCC) 및 박테리아 나노 셀룰로오스로 구분할 수 있습니다. 후자는 세균에 의해 생성 된 나노 구조의 셀룰로오스를 지칭한다.
나노 셀룰로오스는 탁월한 특성 강성, 높은 결정도, 요 변성뿐만 아니라 그 표면에 수산기가 고농도로 존재한다. 나노 셀룰로오스의 고성능 특성 중 많은 부분은 고 표면 / 질량비.
나노 셀룰로오스는 유용성, 생체 적합성, 생물학적 분해성 및 지속 가능성 때문에 의학 및 제약, 전자, 멤브레인, 다공성 물질, 종이 및 식품에 널리 사용됩니다. 높은 성능 특성으로 인해 나노 셀룰로오스는 플라스틱 강화, 예를 들어 열경화성 수지, 전분 기반 매트릭스, 콩 단백질, 고무 라텍스 또는 폴리 락 티드의 기계적 특성 개선에 흥미로운 소재입니다. 복합 용도의 경우 나노 셀룰로오스는 도료, 필름, 도료, 폼, 포장에 사용됩니다. 또한, 나노 셀룰로오스는 균일 한 제제 또는 복합재에서 에어로젤 및 폼을 제조하는 유망한 부품이다.
Abreviations :
Nanocrystalline Cellulose (NCC)
셀룰로오스 나노 섬유 (CNF)
미세 피 브릴 화 셀룰로오스 (MFC)
나노 셀룰로즈 위스커 (NCW)
셀룰로스 나노 결정체 (CNC)