Nano-strukturētas celulozes ultraskaņas ražošana

Nanoceluloze, ievērojama augstas veiktspējas piedeva, ir ieguvusi ievērību ar savu daudzpusīgo pielietojumu kā reoloģijas modifikators, pastiprinošs līdzeklis un galvenais komponents dažādos progresīvos materiālos. Šos nano-strukturētos fibrilus, kas iegūti no jebkura celulozes saturoša avota, var efektīvi izolēt, izmantojot lieljaudas ultraskaņas homogenizāciju un frēzēšanu. Šis process, kas pazīstams kā ultraskaņas apstrāde, ievērojami uzlabo fibrilāciju, kā rezultātā palielinās nanocelulozes raža un rodas smalkākas, plānākas šķiedras. Ultraskaņas tehnoloģija pārspēj parastās ražošanas metodes, pateicoties tās spējai radīt ārkārtējus kavitācijas augstus bīdes spēkus, padarot to par ārkārtas instrumentu nanocelulozes ražošanai.

Nanocelulozes ultraskaņas ražošana

Augstas jaudas ultrasonics veicina mikro- un nano-celulozes ekstrakciju un izolāciju no dažādiem celulozes materiālu avotiem, piemēram, koksnes, lignocelulozes šķiedrām (celulozes šķiedrām) un celulozes saturošām atliekām.
Lai atbrīvotu augu šķiedras no izejmateriāla, ultraskaņas Slīpēšanas un homogenizācija ir spēcīga un uzticama metode, kas ļauj apstrādāt ļoti lielus apjomus. Celuloze tiek ievadīta inline sonoreaktorā, kur ultraskaņas augstas bīdes spēki izjauc biomasas šūnu struktūru, lai fibrillous viela kļūtu pieejama.

Turpmāk 1. attēlā ir parādīts TEM attēls ar “Nekad nežāvējiet kokvilnu” (NDC), kas pakļauts fermentatīvai hidrolīzei un apstrādāts ar ultraskaņu ar Hielscher zondes tipa sonikators UP400S 20 minūtes.
[Bittencourt et al. 2008]

Zemāk redzamajā 2. attēlā parādīts viskozes plēves SEM attēls, kas pakļauts fermentatīvajai hidrolīzei, kam seko ultraskaņas apstrāde ar Hielscher sonikatora modelis UP400S.
[Bittencourt et al. 2008]

Ultraskaņas nanocelulozes apstrādi var veiksmīgi apvienot arī ar TEMPO oksidēto šķiedru apstrādi. TEMPO procesā celulozes nanošķiedras iegūst oksidācijas sistēmā, par katalizatoru izmantojot 2,2,6,6-tetrametilpiperidinil-1-oksilu (TEMPO) un nātrija bromīdu (NaBr) un nātrija hipohlorītu (NaOCl). Pētījumi ir pierādījuši, ka oksidācijas efektivitāte ir ievērojami uzlabojusies, ja oksidācija tiek veikta ultraskaņas apstarošanas laikā.

Nanocelulozes ultraskaņas dispersija

Nanocelulozes dispersijas demonstrē ārkārtēju reoloģisku uzvedību, pateicoties tās augstajai viskozitātei zemās nanocelulozes koncentrācijās. Tas padara nanocelulozi par ļoti interesantu piedevu kā reoloģisko modifikatoru, stabilizatoru un gellantu dažādiem lietojumiem, piemēram, pārklājuma, papīra vai pārtikas rūpniecībā. Lai izteiktu savas unikālās īpašības, nanocelulozei jābūt
Ultraskaņas izkliedēšana ir ideāla metode, lai iegūtu smalka izmēra, viena disperģēta nanoceluloze. Tā kā nanoceluloze ir ļoti bīdes retināšana, jaudas ultraskaņa ir vēlamākā tehnoloģija nanocelulozes suspensiju formulēšanai, jo lieljaudas ultraskaņas savienošana šķidrumos rada ārkārtējus bīdes spēkus.
Noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu vairāk par ultraskaņas kavitāciju šķidrumos!
Pēc nanokristāliskās celulozes sintēzes nanoceluloze bieži tiek ultrasoniski izkliedēta šķidrā vidē, piemēram, polārā vai polārā šķīdinātājā, piemēram, dimetilformamīds (DMF), lai formulētu galaproduktu (piemēram, nanokompozītus, reoloģisko modifikatoru utt.) Tā kā CNF tiek izmantoti kā piedevas daudzveidīgos preparātos, uzticama izkliedēšana ir ļoti svarīga. Ultrasonication rada stabilus un vienmērīgi izkliedētus fibrilus.

Celulozes nanokristālu ultraskaņas pašsamontāža

Ultraskaņai ir svarīga nozīme celulozes nanokristālu (CNC) sintēzē un apstrādē, jo tā izjauc hidrolīzes rezultātā radušos agregātus, izkliedē saišķus un rada viendabīgākas suspensijas ar reproducējamu daļiņu mijiedarbību. Lai gan CNC parasti rodas skābes hidrolīzē, iegūtajā materiālā bieži vien ir grupveida domēni, kas var kavēt uzticamu pašsaliktēšanu un izraisīt reoloģijas un optisko īpašību mainīgumu starp partijām. Kontrolētas ultraskaņas enerģijas pielietošana pēc sintēzes uzlabo dispersijas kvalitāti un palīdz standartizēt CNC morfoloģiju, kas ir ļoti svarīgi, lai nodrošinātu konsekventu holesterīna sakārtošanu, paredzamu želejveida uzvedību un mērogojamu funkcionālo materiālu ražošanu uz CNC bāzes. Uzziniet vairāk par ultraskaņas veicināto CNC pašmontāžu!

Ultrasoniski uzlabota celulozes nanošķiedru atūdeņošana

Ultrasoniski uzlabota celulozes nanošķiedru atūdeņošana ir vismodernākā tehnika, kas ievērojami uzlabo ūdens noņemšanas efektivitāti – padarot celulozes nanošķiedras par ļoti pievilcīgu piedevu nanopapīra ražošanai. Nanocelulozes šķiedrām parasti ir nepieciešama laikietilpīga atūdeņošana, pateicoties augstajai ūdens aiztures spējai. Izmantojot ultraskaņas viļņus, šis process tiek paātrināts, radot intensīvus kavitācijas spēkus, kas traucē ūdens matricu un veicina ātrāku, vienveidīgāku ūdens izraidīšanu. Tas ne tikai samazina žāvēšanas laiku, bet arī uzlabo iegūto celulozes nanošķiedru strukturālo integritāti un mehāniskās īpašības, padarot to par ļoti efektīvu metodi augstas kvalitātes nanopapīru un citu nanomateriālu ražošanā.
Uzziniet vairāk par nanopapīra ultraskaņas atūdeņošanu!

Rūpnieciskās nanocelulozes ražošana, izmantojot jaudas ultraskaņu

Hielscher Ultrasonics piedāvā visaptverošu spēcīgu un uzticamu ultraskaņas risinājumu klāstu, sākot no maziem laboratorijas mēroga ultrasonikatoriem līdz liela mēroga rūpnieciskām sistēmām, kas ir ideāli piemērotas nanocelulozes komerciālai apstrādei. Hielscher rūpnieciskās zondes tipa sonikatoru galvenā priekšrocība ir to spēja nodrošināt optimālus ultraskaņas apstākļus, izmantojot to caurplūdes sonoreaktorus, kas ir dažādos izmēros un ģeometrijās. Šie reaktori nodrošina, ka ultraskaņas enerģija tiek konsekventi un vienmērīgi pielietota celulozes materiālam, tādējādi nodrošinot izcilus apstrādes rezultātus.

Hielscher stenda ultraskaņas aparāti, piemēram, UIP1000hdT, UIP2000hdT un UIP4000hdT, katru dienu spēj ražot vairākus kilogramus nanocelulozes, padarot tos piemērotus vidēja mēroga ražošanas vajadzībām. Liela mēroga komerciālai ražošanai pilnas rūpnieciskās vienības, piemēram, UIP10000 un UIP16000hdT, var apstrādāt plašas masas plūsmas, ļaujot efektīvi ražot lielu nanocelulozes daudzumu.

Viena no nozīmīgākajām Hielscher ultraskaņas sistēmu priekšrocībām ir to lineārā mērogojamība. Gan stenda, gan rūpnieciskos ultrasonatorus var uzstādīt klasteros, nodrošinot praktiski neierobežotu apstrādes jaudu, padarot tos par ideālu izvēli darbībām, kurām nepieciešama augsta caurlaidspēja un uzticama veiktspēja nanocelulozes ražošanā.