Como misturar vernizes com nanofillers

A produção de verniz requer equipamentos de mistura poderosos que podem lidar com nanopartículas e pigmentos, que devem ser uniformemente dispersos na formulação. Homogeneizadores ultrassônicos são uma técnica de dispersão altamente eficiente e confiável que fornece uma distribuição homogênea das nanopartículas em polímeros.

Produção de verniz com misturadores ultrassônicos de alto desempenho

Um verniz é descrito como um revestimento ou filme transparente e transparente, que é formulado a partir de resinas (por exemplo, acrílico, poliuretano, alquila, shellac), óleo de secagem, um secador de metal e solventes voláteis (por exemplo, nafta, espírito mineral ou mais fino). Quando o verniz seca, seu solvente contido evapora, e os demais constituintes oxidam ou polimerizam para formar uma película transparente durável. Vernizes são usados principalmente como revestimentos protetores para superfícies de madeira, pinturas e vários objetos decorativos, enquanto vernizes de cura UV são usados em revestimentos de automóveis, cosméticos, alimentos, ciência e outros ramos.

Dispersão Ultrassônica de Nano-Sílica em Verniz

Um exemplo comum para dispersão ultrassônica é a incorporação de sílicas coloidais, que geralmente são adicionadas para dar vernizes propriedades thixotropic.
Por exemplo, o verniz de polietéire de polietéídubo cheio de nano-sílica mostra uma vida útil aumentada até trinta vezes maior do que um padrão. A nano-sílica melhora as propriedades de verniz à medida que sua condutividade elétrica, suas forças dielétricas DC e AC e sua força de ligação. Dispersores ultrassônicos são, portanto, amplamente utilizados para a produção de revestimentos eletricamente condutores.
Outros minerais silicatos, wollastonita, talco, mica, kaolina, feldspato e nefelina syenita são enchimentos baratos e amplamente utilizados como os chamados pigmentos extensores, que são adicionados para modificar reologia (viscosidade), estabilidade de sedimentação e força de filme em revestimentos.

Pesquisa Comprovada Superioridade de Ultrasonicadores para Dispersão de Nanofiller

Monteiro et al. (2014) compararam tecnologias comuns de dispersão – ou seja, misturador de rotor-estator, impulsor Cowles e dispersor ultrassônico tipo sonda – quanto à sua eficiência na dispersão do dióxido de titânio (TiO2, anatase). A ultrassonicação revelou ser a mais eficiente para dispersar as nanopartículas na água usando polieletrílito na-PAA convencional, e se destacou misturando-se com um rotor-esterão ou impulsor cowles significativamente.
Os detalhes do estudo: Diferentes técnicas de dispersão foram comparadas para identificar as mais eficazes na criação de uma suspensão aquosa nano-TiO2 bem desagglomerada. O sal de sódio do ácido poliacrílico (Na-PAA), convencionalmente utilizado na indústria para dispersões aquosas tiO2 foi usado como dispersante de referência. Fig. 1 mostra as distribuições de tamanho de partículas de volume (PSD) obtidas, utilizando dispersor Cowles (30 min a 2000 rpm), misturador de estator-estante rotor (30 min a 14000 rpm) e ultrassônica tipo sonda (Hielscher UIP1000hdT, 2 min a 50% de amplitude). “Usando o dispersor Cowles, os tamanhos das partículas estavam em três diferentes faixas: 40-100 nm, 350-1000 nm e 1200-4000 nm. Os aglomerados maiores dominam claramente a distribuição, mostrando que essa técnica é ineficiente. O rotor-estator também forneceu resultados insatisfatórios, independentemente das nanopartículas sendo adicionadas de uma só vez ou gradualmente ao longo do tempo de mistura. A maior diferença observada no resultado dos Cowles está relacionada com a mudança do pico médio para o tamanho mais alto das partículas, em parte fundindo-se com o pico mais certo. Por outro lado, o uso de ultrassons rendeu um resultado muito melhor, com um pico estreito centrado em 0,1 nm e dois muito menores nas faixas de 150-280 nm e 380-800 nm.”

Distribuições de tamanho de partículas de dispersões aquosas nano-TiO2 (10mgmL−1, pH = 9) preparadas com diferentes técnicas de dispersão. A ultrassônica dá as menores nanopartículas TiO2 e as curvas de redução de tamanho de partículas mais estreitas. Quando o dispersante (Na-PAA) foi utilizado, a razão para nano-TiO2 foi de 1:1.
(estudo e gráfico: © Monteiro et al., 2014)

TiO2 seco com spray antes e depois da fresagem ultrassônica

Este resultado concorda com o trabalho de Sato et al. (2008), relatando melhores resultados com ultrassônica do que com outras técnicas para dispersão de partículas de TiO2 nanosized na água. As ondas de choque criadas pela cavitação acústica/ultrassônica levam a colisões interpartículas altamente intensas e moagem eficiente de partículas e desagglomeração a fragmentos uniformes de nanoescala.
(cf. Monteiro et al., 2014)

Homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para produção de verniz

Quando nanopartículas e nanofiladores são usados em processos industriais de fabricação, como a produção de vernizes e revestimentos, o pó seco deve ser misturado de forma homogênea em uma fase líquida. A dispersão de nanopartículas requer uma técnica de mistura confiável e eficaz, que aplica energia suficiente para quebrar aglomerações a fim de liberar as qualidades das partículas nano-escala. Ultrassonicadores são bem conhecidos como dispersores poderosos e confiáveis, por isso usados para desagular e distribuir diversos materiais como sílica, nanotubos, grafeno, minerais e muitos outros materiais de forma homogênea em uma fase líquida, como resinas, epóxies e lotes mestres de pigmentos. Hielscher Ultrasonics projeta, fabrica e distribui dispersores ultrassônicos de alto desempenho para qualquer tipo de homogeneização e aplicações de desagregam.
Quando se trata da produção de nano-dispersões, o controle preciso da sônica e um tratamento ultrassônico confiável da suspensão de nanopartículas são essenciais para obter produtos de alto desempenho. Os processadores hielscher ultrasonics dão controle total sobre todos os parâmetros de processamento importantes, como entrada de energia, intensidade ultrassônica, amplitude, pressão, temperatura e tempo de retenção. Assim, você pode ajustar os parâmetros para condições otimizadas, o que leva posteriormente à nano-dispersão de alta qualidade, como nanosílica ou nano-TiO2.

Para qualquer volume/capacidade: A Hielscher oferece ultrassonicadores e um amplo portfólio de acessórios. Isso permite a configuração do sistema ultrassônico ideal para sua aplicação e capacidade de produção. Desde pequenos frascos contendo alguns mililitros até fluxos de alto volume de milhares de galões por hora, a Hielscher oferece a solução ultrassônica adequada para o seu processo.
Altas viscosidades: Sistemas inline ultrassônicos processam facilmente formulações semelhantes a pastas, por exemplo, lotes mestres de pigmento, onde um pigmento é misturado em alta partícula carregando uniformemente em uma mistura de plastificador, monômero e polímero.
Robustez: Nossos sistemas ultrassônicos são robustos e confiáveis. Todos os ultrassonicadores Hielscher são construídos para operação 24/7/365 e requerem muito pouca manutenção.
Simpatia do usuário: O software elaborado de nossos dispositivos ultrassônicos permite a pré-seleção e a economia de configurações de sônica para uma sônica simples e confiável. O menu intuitivo é facilmente acessível através de um touch-display de cor digital. O controle remoto do navegador permite que você opere e monitore através de qualquer navegador de internet. O registro automático de dados salva os parâmetros de processo de qualquer sonicação executada em um cartão SD embutido.
Excelente eficiência energética: Quando comparados com tecnologias alternativas de dispersão, os ultrassonicadores hielscher se destacam com excelente eficiência energética e resultados superiores na distribuição do tamanho das partículas.
Alta Qualidade & Robustez: Os ultrassonicadores hielscher são reconhecidos por sua qualidade, confiabilidade e robustez. Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada pela ISO e deu ênfase especial a ultrassonicadores de alto desempenho com tecnologia de ponta e simpatia pelo usuário. É claro que os ultrassonicadores hielscher são compatíveis com o CE e atendem aos requisitos de UL, CSA e RoHs.

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators: