Silīcija dioksīda ultraskaņas dispersija (SiO2)

Silīcija dioksīdu, kas pazīstams arī kā SiO2, nano-silīcija dioksīds vai mikrosilīcija dioksīds, izmanto zobu pastā, cementā, sintētiskajā kaučukā, augstas veiktspējas polimērā vai pārtikas produktos kā biezinātāju, adsorbentu, pretsalipes līdzekli vai smaržvielu un garšu nesēju. Zemāk jūs uzzināsiet vairāk par nanosilica un microsilica izmantošanu un to, kā ultraskaņas sonomehāniskā iedarbība var uzlabot procesa efektivitāti un galaprodukta veiktspēju, padarot labākas silīcija dioksīda suspensijas un veicinot silīcija dioksīda nanodaļiņu sintēzi.

Nano silīcija dioksīda ultraskaņas dispersijas priekšrocības (SiO2)

Silīcija dioksīds ir pieejams dažādās hidrofilās un hidrofobās formās, un tam ir ārkārtīgi smalks daļiņu izmērs no dažiem mikrometriem līdz dažiem nanometriem. Parasti silīcija dioksīds pēc mitrināšanas nav labi izkliedēts. Tas arī pievieno daudz mikroburbuļu produkta sastāvam. Ultrasonication ir efektīva procesa tehnoloģija, lai izkliedētu mikro-silīcija dioksīdu un nano-silīcija dioksīdu un noņemtu izšķīdušo gāzi un mikro burbuļus no preparāta.

Ultraskaņas dispersija ir tehnika, kas izmanto augstas intensitātes, zemas frekvences ultraskaņas viļņus, lai izkliedētu un deaglomerētu daļiņas šķidrā vidē. Kad runa ir par silīcija dioksīda un nano-silīcija dioksīda dispersiju, ultraskaņas dispersija piedāvā vairākas priekšrocības:
 

Silīcija dioksīda daļiņu izmēra nozīme

Daudziem nanoizmēra vai mikroizmēra silīcija dioksīda lietojumiem ļoti svarīga ir laba un vienmērīga dispersija. Bieži vien ir nepieciešama monodisperģējoša silīcija dioksīda suspensija, piemēram, daļiņu izmēra mērīšanai. Jo īpaši izmantošanai tintēs vai pārklājumos un polimēros, lai uzlabotu izturību pret skrāpējumiem, silīcija dioksīda daļiņām jābūt pietiekami mazām, lai netraucētu redzamo gaismu, lai izvairītos no dūmakas un saglabātu pārredzamību. Lielākajai daļai pārklājumu silīcija dioksīda daļiņām jābūt mazākām par 40nm, lai izpildītu šo prasību. Citiem lietojumiem silīcija dioksīda daļiņu aglomerācija kavē katras atsevišķas silīcija dioksīda daļiņas mijiedarbību ar apkārtējo vidi.
Ultraskaņas homogenizatori ir efektīvāki izkliedējošajā silīcija dioksīdā nekā citas augstas bīdes sajaukšanas metodes, piemēram, rotācijas maisītāji vai tvertnes maisītāji. Zemāk redzamajā attēlā parādīts tipisks kūpināta silīcija dioksīda ultraskaņas izkliedēšanas rezultāts ūdenī.

Fumed silīcija dioksīda ultraskaņas dispersija ūdenī

Apstrādes efektivitāte silīcija dioksīda izmēra samazināšanā

Nano-silīcija dioksīda ultraskaņas dispersija ir pārāka par citām augstas bīdes sajaukšanas metodēm, piemēram, IKA Ultra-Turrax. Ultrasonics ražo mazāka silīcija dioksīda daļiņu izmēra suspensijas, un ultrasonication ir energoefektīvāka tehnoloģija. Pohl un Schubert salīdzināja Aerosil 90 daļiņu izmēra samazinājumu (2% wt) ūdenī, izmantojot Ultra-Turrax (rotora-statora sistēma) ar Hielscher UIP1000hd (1kW ultraskaņas ierīce). Zemāk redzamajā grafikā parādīti ultraskaņas procesa augstākie rezultāti. Pētījuma rezultātā Pohl secināja, ka "Pie pastāvīgas specifiskas enerģijas EV ultraskaņa ir efektīvāka nekā rotora-statora sistēma." Energoefektivitāte un silīcija dioksīda daļiņu izmēra viendabīgums ir ārkārtīgi svarīgi ražošanas procesos, kur ir svarīgas ražošanas izmaksas, procesa jauda un produkta kvalitāte.

Ultrasonics vs Ultra-turrax silīcija dioksīda dispersijai

Zemāk redzamie attēli parāda rezultātus, ko Pohl ieguva, apstrādājot ar ultraskaņu, izsmidzinot saldētas žāvētas silīcija dioksīda granulas.

No kreisās: REM-attēli no aerosola sasaldēt silīcija dioksīda granulas pirms ultraskaņas deagglomerācijas
Pa labi: ultrasoniski izkliedētu silīcija dioksīda fragmentu TEM attēli
Pētījums un attēli: Pohl un Schubert, 2004)

Augstas veiktspējas ultraskaņas disperģētāji augstas kvalitātes silīcija dioksīda preparātiem

Hielscher Ultrasonics ir vācu ģimenes uzņēmums, kas specializējas augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatoru izstrādē, ražošanā un piegādē šķidrumu, cieto suspensiju un pastas apstrādei. Hielscher ultraskaņas homogenizatori droši apstrādā silīcija dioksīda vircas un citus nano-supensions, lai iegūtu vēlamo specifikāciju. Pat produktu preparātus, kas ir ļoti jutīgi, abrazīvi vai ļoti viskozi, var efektīvi izkliedēt un deagglomerāciju, izmantojot ultrasonication. Mūsu uzlabotie ultrasonatori ir ļoti daudzpusīgi un piedāvā sarežģītas partijas un inline ārstēšanas iespējas. Uzticami augsti kvalitātes standarti un reproducējami rezultāti ir ultraskaņas silīcija dioksīda dispersijas galvenās iezīmes.
Hielscher vismodernākajiem rūpnieciskās klases ultrasonatoriem ir gudra un lietotājam draudzīga izvēlne, programmējami iestatījumi, automātiska datu protokolēšana integrētā SD kartē, pārlūka tālvadības pults un augsta izturība.
Amplitūda ir visietekmīgākais parametrs, kad runa ir par ultraskaņas apstrādi. Amplitūda attiecas uz ultraskaņas viļņa maksimālo pārvietošanos vai kustību no maksimuma līdz maksimumam. Ultraskaņas dispersijai, deagglomerācijai un mitrai frēzēšanai bieži ir nepieciešamas augstas amplitūdas, lai piemērotu pietiekamu enerģiju daļiņu izmēra samazināšanai. Hielscher rūpnieciskie ultraskaņas procesori var nodrošināt ārkārtīgi augstas amplitūdas. Amplitūdas līdz 200 μm var viegli nepārtraukti darbināt 24/7 darbībā. Vēl augstākām amplitūdām ir pieejami pielāgoti ultraskaņas sonotrodes.
No maziem un vidējiem R&D un izmēģinājuma ultrasonikatori rūpnieciskām sistēmām komerciālai silīcija dioksīda ražošanai nepārtrauktā režīmā, Hielscher Ultrasonics ir pareizais ultraskaņas procesors, lai segtu jūsu prasības attiecībā uz izcilu silīcija dioksīda apstrādi.

Projektēšana, ražošana un konsultācijas – Kvalitāte ražots Vācijā

Hielscher ultrasonikatori ir labi pazīstami ar saviem augstākajiem kvalitātes un dizaina standartiem. Robustums un viegla darbība ļauj vienmērīgi integrēt mūsu ultrasonikatorus rūpnieciskajās iekārtās. Hielscher ultrasonikatori viegli apstrādā neapstrādātus apstākļus un prasīgu vidi.

Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums un īpašu uzsvaru liek uz augstas veiktspējas ultrasonikatoriem, kas piedāvā vismodernākās tehnoloģijas un lietotājdraudzīgumu. Protams, Hielscher ultrasonikatori atbilst CE prasībām un atbilst UL, CSA un RoHs prasībām.

Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu:

Kas ir silīcija dioksīds (SiO2, silīcija dioksīds)?

Silīcija dioksīds ir ķīmisks savienojums, kas sastāv no silīcija un skābekļa ar ķīmisko formulu SiO2 vai silīcija dioksīdu. Ir daudz dažādu silīcija dioksīda formu, piemēram, kausēts kvarcs, kūpināts silīcija dioksīds, silikagels un aerogēli. Silīcija dioksīds pastāv kā vairāku minerālu savienojums un kā sintētisks produkts. Silīcija dioksīds visbiežāk sastopams dabā kā kvarcs un dažādos dzīvos organismos. Silīcija dioksīdu iegūst, iegūstot un attīrot kvarcu. Trīs galvenās amorfā silīcija dioksīda formas ir pirogēns silīcija dioksīds, nogulsnēts silīcija dioksīds un silikagels.

Kūpināts silīcija dioksīds / pirogēns silīcija dioksīds

Silīcija tetrahlorīda (SiCl4) dedzināšana ar skābekli bagātā ūdeņraža liesmā rada SiO2 dūmus – kūpināts silīcija dioksīds. Alternatīvi, iztvaicējot kvarca smiltis 3000 °C elektriskajā lokā, rodas arī kūpināts silīcija dioksīds. Abos procesos iegūtie mikroskopiskie amorfā silīcija dioksīda drošinātāja pilieni sazarotās, ķēdes veida, trīsdimensiju sekundārajās daļiņās. Pēc tam šīs sekundārās daļiņas aglomerējas baltā pulverī ar ļoti zemu tilpuma blīvumu un ļoti lielu virsmas laukumu. Neporainā kūpinātā silīcija dioksīda primāro daļiņu izmērs ir no 5 līdz 50 nm. Kūpinātajam silīcija dioksīdam ir ļoti spēcīgs sabiezēšanas efekts. Tādējādi kūpināts silīcija dioksīds tiek izmantots kā pildviela silikona elastomēra un viskozitātes regulēšanai krāsās, pārklājumos, līmēs, tipogrāfijas krāsās vai nepiesātinātos poliestera sveķos. Kūpinātu silīcija dioksīdu var apstrādāt, lai padarītu to hidrofobu vai hidrofilu organiskam šķidrumam vai ūdens lietošanai. Hidrofobs silīcija dioksīds ir efektīvs defoamera komponents (pretputošanas līdzeklis).
Noklikšķiniet šeit, lai lasītu par ultraskaņas degazēšana un defoaming.
Kūpināts silīcija dioksīds CAS numurs 112945-52-5

Silīcija dioksīda izgarojumi / Microsilica

Silīcija dioksīda izgarojumi ir īpaši smalks, nano izmēra pulveris, kas pazīstams arī kā mikrosilīcija dioksīds. Silīcija dioksīda izgarojumus nedrīkst sajaukt ar kūpinātu silīcija dioksīdu. Silīcija dioksīda izgarojumu ražošanas process, daļiņu morfoloģija un pielietošanas jomas atšķiras no kūpināta silīcija dioksīda ražošanas procesa. Silīcija dioksīda izgarojumi ir amorfa, nekristāliska, SiO2 polimorfa forma. Silīcija dioksīda izgarojumi sastāv no sfēriskām daļiņām ar vidējo daļiņu diametru 150 nm. Visredzamākais silīcija dioksīda izgarojumu pielietojums ir kā pucolāns materiāls augstas veiktspējas betonam. Tas tiek pievienots portlandcementa betonam, lai uzlabotu betona īpašības, piemēram, spiedes stiprību, saites stiprību un nodilumizturību. Turklāt silīcija dioksīda izgarojumi samazina betona caurlaidību hlorīda joniem. Tas aizsargā betona stiegrojuma tēraudu no korozijas.
Lai uzzinātu vairāk par cementa un silīcija dioksīda dūmu ultraskaņas sajaukšanu, lūdzu, noklikšķiniet šeit!
Silīcija dioksīda izgarojumu CAS numurs: 69012-64-2, Silīcija dioksīda izgarojumu EINECS numurs: 273-761-1

Nogulsnēts silīcija dioksīds

Nogulsnēts silīcija dioksīds ir SiO2 balta pulverveida sintētiska amorfa forma. Nogulsnētu silīcija dioksīdu izmanto kā pildvielu, mīkstinātāju vai veiktspējas uzlabošanu plastmasā vai gumijā, piemēram, riepās. Citi izmantošanas veidi ietver tīrīšanas, sabiezēšanas vai pulēšanas līdzekli zobu pastās.
Lai uzzinātu vairāk par ultraskaņas sajaukšanu zobu pastas ražošanā, lūdzu, noklikšķiniet šeit!
Kūpināta silīcija dioksīda primāro daļiņu diametrs ir no 5 līdz 100 nm, bet aglomerāta izmērs ir līdz 40 μm, un vidējais poru izmērs ir lielāks par 30 nm. Tāpat kā pirogēnais silīcija dioksīds, nogulsnētais silīcija dioksīds būtībā nav mikroporains.
Kūpinātu silīcija dioksīdu iegūst, izgulsnējot no šķīduma, kas satur silikāta sāļus. Pēc neitrāla silikāta šķīduma reakcijas ar minerālskābi sērskābes un nātrija silikāta šķīdumi tiek pievienoti vienlaicīgi ar uzbudinājumu, piemēram, ultraskaņas uzbudinājumu, ūdenim. Silīcija dioksīds nogulsnējas skābā vidē. Bez tādiem faktoriem kā nokrišņu ilgums, reaģentu pievienošanas ātrums, temperatūra un koncentrācija, kā arī pH, maisīšanas metode un intensitāte var mainīt silīcija dioksīda īpašības. Sonomehāniskā uzbudinājums ultraskaņas reaktora kamerā ir efektīva metode, lai radītu konsekventu un vienmērīgu daļiņu izmēru. Ultraskaņas uzbudinājums paaugstinātā temperatūrā ļauj izvairīties no gēla stadijas veidošanās.
Lai iegūtu papildinformāciju par nanomateriālu ultraskaņas nogulsnēšanos, piemēram, nogulsnētu silīcija dioksīdu, lūdzu, noklikšķiniet šeit!
Nogulsnēts silīcija dioksīda CAS numurs: 7631-86-9

Koloidālais silīcija dioksīds / koloidālais silīcija dioksīds

Koloidālais silīcija dioksīds ir smalku, neporainu, amorfu, galvenokārt sfērisku silīcija dioksīda daļiņu suspensija šķidrā fāzē.
Visizplatītākie silīcija dioksīda koloīdu lietojumi ir kā drenāžas palīglīdzeklis papīra ražošanā, abrazīvs silīcija vafeļu pulēšanai, katalizators ķīmiskos procesos, mitruma absorbents, piedeva nodilumizturīgiem pārklājumiem vai virsmaktīvā viela flokulēšanai, koagulācijai, izkliedēšanai vai stabilizēšanai.
Lai uzzinātu vairāk par koloidālo silīcija dioksīdu nodilumizturīgos polimēru pārklājumos, lūdzu, noklikšķiniet šeit!

Koloidālā silīcija dioksīda ražošana ir daudzpakāpju process. Sārmu-silikāta šķīduma daļēja neitralizācija izraisa silīcija dioksīda kodolu veidošanos. Koloidālo silīcija dioksīda daļiņu apakšvienības parasti ir robežās no 1 līdz 5 nm. Atkarībā no polimerizācijas apstākļiem šīs apakšvienības var savienot kopā. Samazinot pH zem 7 vai pievienojot sāli, vienības mēdz saplūst kopā ķēdēs, ko bieži sauc par silikagēliem. Pretējā gadījumā apakšvienības paliek atdalītas un pakāpeniski aug. Iegūtos produktus bieži sauc par silīcija dioksīda soliem vai nogulsnētu silīcija dioksīdu. Koloidālo silīcija dioksīda suspensiju stabilizē ar pH korekciju un tad koncentrē, piemēram, iztvaicējot.
Lai uzzinātu vairāk par sonomehānisko iedarbību sol-gel procesos, lūdzu, noklikšķiniet šeit!

Silīcija dioksīda veselības apdraudējums

Sausais vai gaisā esošais kristāliskais silikona dioksīds ir cilvēka plaušu kancerogēns, kas var izraisīt nopietnas plaušu slimības, plaušu vēzi vai sistēmiskas autoimūnas slimības. Kad silīcija dioksīda putekļi tiek ieelpoti un nonāk plaušās, tas izraisa rētaudu veidošanos un samazina plaušu spēju uzņemt skābekli (silikoze). SiO2 mitrināšana un dispersija šķidrā fāzē, piemēram, ar ultraskaņas homogenizāciju, novērš ieelpošanas risku. Tāpēc risks, ka šķidrs produkts, kas satur SiO2, var izraisīt silikozi, ir ļoti zems. Lūdzu, izmantojiet piemērotus individuālās aizsardzības līdzekļus, rīkojoties ar silīcija dioksīdu sausā pulvera veidā!

Literatūra