Wasemulsies met Power Ultrasonics
Wanneer was wordt gedispergeerd als nanodruppeltjes met een zeer homogene verdeling, wordt een stabiele wasemulsie verkregen. Ultrasone homogenisatoren genereren hoge schuifkrachten en zijn betrouwbare en robuuste systemen om stabiele was nano-emulsies te produceren. Hielscher ultrasone homogenisatoren met hoge schuifkrachten leveren superieure emulsies voor diverse industrieën.
Ultrasone wasemulsies
Ultrasoon gegenereerde hoge schuifkrachten leveren de vereiste energie om wasemulsies van nanogrootte te produceren, bijvoorbeeld stabiele paraffinewas nano-emulsies.
Sub-micron en nano-emulsies en -dispersies kunnen worden geformuleerd met een combinatie van verschillende wassen om een superieur product met zeer hoge functionaliteiten te verkrijgen (bijv. smeerbaarheid, waterbestendigheid, krasbestendigheid enz.)
De hoge schuifkrachten van ultrasone homogenisatoren maken het mogelijk om stabiele gebruiksklare wasformules met evenwichtsdeeltjes te produceren. De ultrasone emulsificatie resulteert in deeltjes van nanogrootte en een uniforme verdeling.
Industrieel ultrasoon doorstroomsysteem voor de productie van wasemulsies.
- zeer kleine druppelgroottes van minder dan 100 nm
- stabiele emulsies
- langere houdbaarheid (mechanische stabiliteit)
- hogere effectiviteit
- nauwkeurige procesbesturing
Ultrasone nano-emulsie van paraffinewas
Hoe een Stabiele Emulsie van Paraffinewas bereiden
De wasemulsie met nanogrootte wordt samengesteld uit gesmolten paraffinewas (als oliefase), gedestilleerd water en anionisch SDS als oppervlakteactieve stof. Om een grof voormengsel te vormen, worden was, water en oppervlakteactieve stof gehomogeniseerd met een magneetroerder bij 1000 tpm. Daarom worden de oppervlakteactieve stof (concentratie 10 mg/ml emulsie) en het water gemengd in een bekerglas en verwarmd tot ongeveer 65-70ºC. Vervolgens wordt de paraffinewas druppelsgewijs toegevoegd door een volumefractie van 0,2 olie-fase aan te houden onder magnetisch roeren.
Na volledige toevoeging van de paraffinewas wordt de grof voorgemengde emulsie gesoniseerd met een ultrasone tafelmodelhomogenisator UIP1000hdT (1000W, 20kHz) gedurende ongeveer 15 minuten. Het ultrasone emulgeerproces resulteert in een nano-wasemulsie met een zeer hoge stabiliteit.
Lees meer over paraffinewasemulsie met sonicatie!
Ultrasone nano-emulsies bereid met de Hielscher UP400St
oppervlakteactieve stoffen
Wasemulsies kunnen worden gestabiliseerd door een sterisch mechanisme (met niet-ionische emulgatoren) of door een elektrostatisch mechanisme (met ionische emulgatoren, meestal anionische). De combinatie van anionische en niet-ionische emulgatoren geeft de emulsie de optimale stabiliteit omdat de wasdeeltjes door beide stabilisatiemechanismen worden beschermd. Dit wordt het elektro-sterische stabilisatiemechanisme genoemd.
Voor de emulgering van wassen kunnen verschillende emulgatoren of oppervlakteactieve stoffen worden gebruikt, die anionisch, kationisch of niet-ionisch kunnen zijn. De meest gebruikte oppervlakteactieve stoffen zijn vetalcoholethoxylaten als niet-ionogene oppervlakteactieve stoffen, omdat ze een buitengewone stabiliteit bieden tegen hard water, pH-schokken en elektrolyten. Voor andere specifieke materiaaleigenschappen worden verschillende andere gebruikt, bijvoorbeeld anionogene oppervlakteactieve stoffen voor een betere hydrofobiciteit of kationogene oppervlakteactieve stoffen voor een betere hechting.
Opmerking: Hoe kleiner de druppels, hoe meer oppervlakteactieve stof nodig is om het druppeloppervlak te bedekken, aangezien de V/S-verhouding van de bolletjes als volgt is: S/V = 3/R. Voor elke toename, x*l of x*r in lengte of straal, is de toename in oppervlakte x kwadraat (x2) en de volumetoename x is gekubd (x3).
Formuleren met wasemulsies en -dispersies
Ultrasone homogenisatoren worden niet alleen gebruikt om wasemulsies / dispersies te vormen – Ze worden gebruikt om de wasemulsies in verdere stappen te verwerken om de emulsie als additief op te nemen in het eindproduct (bijv. coatings, lakken, verf, cosmetica etc.).
Ultrasone homogenisatoren voor zwaar gebruik voor stabiele wasemulsies
Hielscher Ultrasonics is wereldwijd een gerenommeerde leverancier van krachtige ultrasone homogenisatoren. Onze ultrasoonapparaten zijn wereldwijd te vinden als betrouwbare en robuuste “werkpaarden” in de chemische, farmaceutische, cosmetische en voedingsmiddelenindustrie. Hielscher ultrasone machines van industriële kwaliteit kunnen continu zeer hoge amplitudes leveren tot 200 µm (en hoger op verzoek) om intense cavitatie en hoge afschuiving te genereren. Hierdoor worden ultrafijne nano-emulsies en -dispersies met een zeer smalle deeltjesverdeling geproduceerd. Onze ultrasone systemen met hoog vermogen helpen u om een superieure kwaliteit van uw wasformules te verkrijgen.
Dankzij de robuustheid van Hielscher sonicators kunnen ze 24/7 worden gebruikt onder zware omstandigheden en in veeleisende omgevingen.
Sonde-type sonicator UP400St voor de bereiding van stabiele wasemulsies.
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml/min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100 liter | 2 tot 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 tot 150 liter | 3 tot 15 l/min | UIP6000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000hdT |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000hdT |
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Krachtige 1,5kW ultrasone homogenisator UIP15000hdT met doorstroomcel voor inline emulgeren.
Literatuur / Referenties
- Salla Puupponen, Ari Seppälä, Olli Vartia, Kari Saari, Tapio Ala-Nissilä (2015): Preparation of paraffin and fatty acid phase changing nanoemulsions for heat transfer. Thermochimica Acta, Volume 601, 2015. 33-38.
- Behrend, O.; Ax, K.; Schubert, H. (2000): Influence of continuous phase viscosity on emulsification by ultrasound. Ultrason Sonochem. 7(2), 2000. 77-85.
- Hosseini S.; Tarzi B. G.; Gharachorloo M.; Ghavami M.; Bakhoda H. (2015): Optimization on the Stability of Linseed Oil-in-Water Nanoemulsions Generated by Ultrasonic Emulsification Using Response Surface Methodology (RSM). Orient J Chem 31(2), 2015.
Wetenswaardigheden
Wat is was? Waar worden wassen voor gebruikt?
Wassen worden gedefinieerd als een diverse klasse organische verbindingen die hydrofobe, kneedbare vaste stoffen zijn bij omgevingstemperaturen. Wassen zijn samengesteld uit verschillende componenten, waaronder koolwaterstoffen (normale of vertakte alkanen en alkenen), ketonen, diketonen, primaire en secundaire alcoholen, aldehyden, sterolesters, alkaanzuren, terpenen (squaleen) en mono-esters (wasesters). De chemische samenstelling van wassen is complex en varieert, maar over het algemeen bevatten wassen een relatief hoog aandeel alkanen en hebben de koolwaterstoffen lange of zeer lange koolstofketens (van 12 tot ongeveer 38 koolstofatomen). Ze zijn vast in een groot temperatuurbereik (smeltpunt tussen 60°C en 100°C). In gesmolten toestand veranderen ze in een vloeistof met een lage viscositeit.
Ze worden gekenmerkt door hun onoplosbaarheid in water, maar oplosbaarheid in organische, apolaire oplosmiddelen. Wassen kunnen worden onderscheiden in natuurlijke (plantaardige, dierlijke), semi-synthetische en synthetische wassen.
Voor de commerciële productie van wassen is ruwe olie de belangrijkste bron.
De twee belangrijkste soorten aardoliewas zijn paraffine en microkristallijne was:
Paraffine wassen heeft meestal een witte, geurloze, smaakloze, wasachtige vaste consistentie, met een typisch smeltpunt tussen 46°C en 68°C (115°F en 154°F) en een dichtheid van ongeveer 900 kg/m3. Het heeft een macrokristallijne structuur en is onoplosbaar in water, maar oplosbaar in ether, benzeen en bepaalde esters. Paraffine wassen zijn afgeleid van ruwe olie en bevatten tussen de 20 en 40 koolstofatomen.
Microkristallijne wasook bekend als petrolatum, wordt voor veel toepassingen gebruikt vanwege zijn geur, kleur, oliegehalte, consistentie en oliebindende eigenschap.
α-olefine wassen worden synthetisch afgeleid van ethyleen via Fischer-Tropsch synthese met een Ziegler-Natta katalysator of via oligomerisatie van ethyleen. Alfa-olefine wassen worden meestal gebruikt in smeerolietoevoegingen, PVC-smeermiddelen, kaarsen, chemicaliën voor olieboringen en cosmetica.
Polyethyleen Was (PE-WAX) is een polyethyleen met ultralaag moleculair gewicht (ULMWPE) dat bestaat uit ethyleenmonomeerketens. polypropyleen was (PP-WAX) is een synthetische, kristallijne laagmoleculaire hars.
Zowel olyethyleen- als polypropyleenwassen zijn homopolymeren en worden voornamelijk gebruikt voor de formulering van kleurstoffen voor kunststoffen.
Copolymeer wassen zoals derivaten van ethyleenvinylacetaat (EVA) en ethyleenacrylzuur (EAA) worden op grote schaal gebruikt in de formules van coatings, bijvoorbeeld metallic basislakken.
Wassen en wasadditieven worden veel gebruikt om een product te voorzien van smering/slip, reologie, schuurweerstand, antiblokkering/barrière, glans of mattering, antioxidatieweerstand en/of waterafstotendheid.
Wassen zijn een veelgebruikt bestanddeel in veel industrieën, zoals bij de productie van chemicaliën (bijv. fijne was). & speciale chemie), coatings, verf & inkten, additieven & modificatoren, kleefstoffen, kunststoffen & PVC, banden & rubbers, bouw & bouw, thermostatische regelapparatuur, verpakkingen, voedingsmiddelen en cosmetica.
Natuurlijke wassen:
- Dierlijke wassen: bijenwas, lanoline, talk, schellak, spermaceti
- Plantaardige wassen: carnauba, candelilla, soja, castor, rijstzemelen, laurierbessen, jojoba enz.
Minerale was:
- Fossiele wassen: Ceresine, Montan, Ozoceriet, Veenwas
- Petroleumwassen: paraffine, microkristallijne wassen, bijv. petrolatum
Gesynthetiseerde wassen:
Synthetische wassen: ethyleenpolymeren zoals polyethyleen & polyol etheresters; polyolefine wassen; vetzuur amide wassen; gechloreerde naftalenen; koolwaterstof type, bijv. Fischer-Tropsch.
Wat is een wasemulsie?
Een wasemulsie / wasdispersie is een stabiel mengsel van een of meerdere wassen in water. Omdat wassen en waterige vloeistoffen normaal gesproken niet mengbaar zijn, zijn oppervlakteactieve stoffen en een geavanceerd mengproces, bijv. ultrageluid, nodig om een stabiele wasemulsie te vormen. In correcte bewoordingen moet een wasemulsie een wasdispersie worden genoemd omdat wassen vast zijn bij kamertemperatuur. Maar omdat wasemulsies / -dispersies worden bereid met gesmolten was, zijn de termen “Emulgering” en “wasemulsie” worden meestal gebruikt voor waterige wasformules, terwijl de term “wasdispersie” beschrijft voornamelijk een wasformulering op basis van oplosmiddelen.
Wat is een emulsie
Een emulsie is een vloeistof in vloeistof dispersie van twee of meer niet-mengbare vloeistoffen.
Een emulsie kan in verschillende soorten voorkomen: w/o, o/w, w/o/w, o/w/o
Het type emulsie (w/o of o/w) kan worden onderzocht met een verdunningstest. De emulsie kan alleen worden verdund met de continue / externe fase. Een andere methode om het emulsietype te bepalen is door geleidbaarheidstesten. Ionische o/w-emulsies geleiden niet, terwijl o/w-emulsies elektrische stroom geleiden.
Voor het gebruik van de CoCl2 filterpapiertest wordt een filterpapier geïmpregneerd met CoCl2 en gedroogd (blauwe kleur). De kleur van de CoCl2 filtreerpapier wordt roze wanneer een o/w-emulsie wordt toegevoegd.
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van lab naar industrieel formaat.