Formulações adesivas de alto desempenho – Melhorado pela dispersão ultrassônica

Os adesivos de alto desempenho são compostos de sistemas epóxi, silicone, poliuretano, polissulfeto ou acrílico contendo vários (nano-)enchimentos e aditivos, que conferem ao adesivo um desempenho especial, como resistência de união, leveza, durabilidade, resistência ao calor e sustentabilidade. A mistura eficiente e confiável é necessária para formular adesivos de alto desempenho. A dispersão e emulsificação ultrassônicas são usadas para combinar vários componentes uniformemente em misturas adesivas homogêneas. A sonicação em linha combina até mesmo materiais de alta viscosidade e altas cargas de nano-enchimento de forma confiável e eficaz, produzindo adesivos superiores.

Forças ultrassônicas de alto cisalhamento para a dispersão de adesivos de alto desempenho

Os adesivos de alto desempenho oferecem extraordinária força de colagem, durabilidade e leveza. Dependendo da aplicação final, polímeros, copolímeros e aditivos múltiplos são formulados seguindo receitas elaboradas.

Os sistemas epóxi, silicone, poliuretano e acrílico para adesivos e colas são produzidos por formuladores, que modificam a base adesiva adicionando taquificantes, cargas minerais (talco, sílica, alumina, etc.), flexibilizantes, redutores de viscosidade, corantes, espessantes, aceleradores, promotores de adesão, etc. Essas modificações servem a vários propósitos, como melhorar o desempenho e/ou a conveniência do processamento ou reduzir custos. Os dispersores ultrassônicos de alto cisalhamento são ideais para formular diferentes sistemas epóxi em linha e permitem a produção flexível de adesivos adaptados aos requisitos de aplicações específicas.

Misturadores ultrassônicos de alto cisalhamento para aplicações exigentes de dispersão e emulsão

Os processadores ultrassônicos de alto desempenho funcionam como misturadores de alto cisalhamento. As forças extremas de alto cisalhamento são geradas por cavitação ultrassônica / acústica e são ideais para aplicações de emulsificação, dispersão, moagem, desaglomeração e homogeneização em lote e em linha. Concentrações e viscosidades sólidas baixas a altas podem ser facilmente processadas usando dispersores ultrassônicos em linha.

Mistura ultrassônica de alto cisalhamento de nanomateriais em adesivos

Nanomateriais como nanotubos de carbono (CNTs), nanopartículas metálicas, nano-sílica, nano-argilas, nanofibras e muitas outras partículas nanométricas são usadas para produzir polímeros nanoreforçados (nanocompósitos). As nanopartículas são bem conhecidas por sua capacidade de alterar propriedades mecânicas (por exemplo, rigidez, elasticidade), propriedades elétricas (por exemplo, condutividade), propriedades funcionais (por exemplo, permeabilidade, temperatura de transição vítrea, módulo) e desempenho de fratura de adesivos poliméricos termofixos. Não apenas fornecem aos nanomateriais propriedades especiais de alto desempenho, como resistência de união, durabilidade, condutividade, elasticidade ou resistência ao calor; A adição de partículas nanoestruturadas também pode melhorar as propriedades de barreira dos polímeros.
As forças de alto cisalhamento da cavitação acústica gerada por ultrassom são bem conhecidas por sua capacidade de desaglomerar e dispersar nanopartículas e até mesmo quebrar partículas primárias (ou seja, moagem ultrassônica). Quando essas forças ultrassônicas são aplicadas a sistemas poliméricos contendo nanopartículas e outras cargas, uma formulação muito uniforme é obtida. A dispersão ultrassônica é um método energeticamente eficiente que apresenta menor consumo de energia quando comparado aos métodos convencionais de mistura por cisalhamento, como misturadores de lâmina de alto cisalhamento, misturadores de impulsor ou moinhos.

Kaboori et al. (2013) demonstraram que a ultrassonografia é um método eficaz para dispersar estruturas em camadas de montmorilonita (MMT) e desenvolver adesivos de PVA reforçados com MMT. A ultrassonografia mostrou-se confiável e eficiente na dispersão de nanoargila em PVA em cargas baixas (1% e 2%) e altas (4%).
A equipe de pesquisa descobriu que a "técnica ultrassônica é muito eficiente na dispersão de nanoargila, especialmente em altas cargas, ao contrário do misturador de alta velocidade de cisalhamento. A mistura de alta velocidade pode dispersar a nanoargila no PVA apenas em baixas cargas e aumentar a resistência de ligação do PVA em diferentes condições. A mistura em alta velocidade tem algumas desvantagens: possíveis danos à emulsão de PVA (devido à forte força de cisalhamento usada durante a mistura), alto custo e alto consumo de energia. Por outro lado, a técnica de ultrassom tem impacto negativo mínimo na emulsão de PVA. Além disso, a técnica de ultrassom é econômica, pois a mistura ultrassônica pode ocorrer antes da produção de PVA e a solução contendo nanoargila pode ser adicionada ao PVA durante o processo de produção. Considerando os resultados obtidos neste artigo e em nosso trabalho anterior e considerando as vantagens da técnica de ultrassom sobre a mistura de alta velocidade, a adição de nanoargila ao PVA em escala industrial parece viável e pode ser recomendada aos fabricantes de adesivos para madeira. (Kaboori et al., 2013)

Efeitos de desgaseificação ultrassônica na produção de adesivos

Uma vantagem adicional da sonicação, que melhora significativamente os resultados da formulação, é o efeito de desgaseificação do tratamento ultrassônico. A agitação mecânica de alta velocidade (por exemplo, misturadores de lâmina de alto cisalhamento) produz um grande número de bolhas de gás na mistura, que em alguns casos podem até ser notadas devido à cor mais brilhante da mistura. A mistura ultrassônica de alto cisalhamento tem a enorme vantagem de que a técnica de sonicação não incorpora gases na formulação adesiva, em vez disso, as ondas de ultrassom forçam as bolhas de gás já presentes a coalescer e flutuar para a superfície do líquido, de onde o gás pode ser facilmente removido. Assim, a ultrassonografia promove a desgaseificação e desaeração de líquidos e formulações adesivas. (cp. Shadlou et al., 2014)

Dispersores ultrassônicos de alto desempenho para formulações adesivas industriais

A Hielscher Ultrasonics projeta, fabrica e distribui dispersores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações pesadas, como a fabricação de adesivos de alto desempenho, resinas altamente preenchidas e nanocompósitos. Os ultrassônicos Hielscher são usados em todo o mundo para dispersar nanomateriais em polímeros, resinas, revestimentos e outros materiais de alto desempenho.
Os dispersores ultrassônicos Hielscher podem ser alimentados por meio de vários fluxos de alimentação, adicionando vários materiais sob condições de fluxo controladas na zona de mistura cavitacional. Os dispersores ultrassônicos são confiáveis e eficientes no processamento de viscosidades baixas a altas. Dependendo das matérias-primas e do alvo de redução de tamanho, a intensidade ultrassônica pode ser ajustada com precisão.
Para processar pastas poliméricas viscosas, nanomateriais e altas concentrações de sólidos, o dispersor ultrassônico deve ser capaz de produzir continuamente altas amplitudes. Ultrassom de Hielscher’ Os processadores ultrassônicos industriais podem fornecer amplitudes muito altas em operação contínua sob carga total. Amplitudes de até 200μm podem ser facilmente executadas em operação 24 horas por dia, 7 dias por semana. A opção de operar um dispersor ultrassônico em altas amplitudes e ajustar a amplitude com precisão é necessária para adaptar as condições do processo ultrassônico à formulação de adesivos de alto desempenho, misturas de polímeros nano-reforçados e nanocompósitos.
Além da amplitude ultrassônica, a pressão é outro parâmetro de processo muito importante. Sob pressões elevadas, a intensidade da cavitação ultrassônica e suas forças de cisalhamento são intensificadas. Os reatores ultrassônicos de Hielscher podem ser pressurizados, obtendo assim resultados de sonicação intensificados.
O monitoramento do processo e o registro de dados são importantes para a padronização contínua do processo e a qualidade do produto. Sensores de pressão e temperatura conectáveis se conectam ao gerador ultrassônico para monitorar e controlar o processo de dispersão ultrassônica. Todos os parâmetros de processamento importantes, como energia ultrassônica (líquida + total), temperatura, pressão e tempo, são automaticamente protocolados e armazenados em um cartão SD integrado. Ao acessar os dados do processo gravados automaticamente, você pode revisar as execuções de sonicação anteriores e avaliar os resultados do processo.
Outro recurso fácil de usar é o controle remoto do navegador de nossos sistemas ultrassônicos digitais. Através do controle remoto do navegador, você pode iniciar, parar, ajustar e monitorar seu processador ultrassônico remotamente de qualquer lugar.
Entre em contato conosco agora para saber mais sobre nossos dispersores ultrassônicos de alto desempenho e suas aplicações na produção de adesivos e revestimentos de alto desempenho!
A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassônicos:

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