Hielscher tecnologia de ultra-som

Produção de ultra-som de Celulose Nano-Estruturados

  • Nanocellulose é um aditivo de alto desempenho, que é utilizado com sucesso como modificador de reologia, agentes de reforço e um aditivo em materiais e aplicações múltiplas de alto desempenho.
  • As fibrilas nanoestruturados podem ser de forma muito eficiente isolado a partir de qualquer fonte que contém celulose por homogeneização de alta energia de ultra-sons e de moagem.
  • Por ultra-sons, um maior grau de fibrilação, maior rendimento nanocellulose, e as fibras mais finas podem ser alcançados.
  • A tecnologia de ultra-sons se destaca métodos convencionais de fabrico nanocellulose devido a forças de cisalhamento elevadas cavitacionais extremas.

Fabricação de ultra-som de Nanocellulose

ultra-sons de alta potência contribui para a extracção e isolamento de micro- e nano-celulose a partir de várias fontes de materiais celulósicos, tais como madeira, fibras lignocelulósicas (fibras de celulose), e contendo resíduos de celulose.
Para libertar as fibras de plantas a partir do material fonte, de ultra-sons esmerilhamento e homogeneização é um método potente e fiável, que permite processar volumes muito grandes. A polpa é alimentada para um sonoreactor em linha, onde as forças de cisalhamento de ultra-sons de alta quebram a estrutura celular da biomassa de modo que a matéria fibrillous fique disponível.
A Figura 1 mostra uma imagem TEM de “Cotton Nunca secas” (NDC) submetidas a hidrólise enzimática e sonicadas com Hielscher de UP400S durante 20 minutos. [Bittencourt et al. 2008]

Nanocellulose shows outstanding properties due to its high surface/mass ratio. Hielscher's ultrasound technology is a reliable and efficient method to produce nanocellulose and cellulose nanocrystals.

imagem TEM de “Cotton Nunca secas” (NDC) submetidas a hidrólise enzimática e sonicadas com UP400S da Hielscher durante 20 minutos. [Bittencourt et al. 2008]

A Figura 2 mostra uma imagem SEM de uma película de viscose, submetido à hidrólise enzimática, seguido por sonicação com UP400S. [Bittencourt et al. 2008]

produção de ultra-sons de compósitos nano celulósicas.

imagem SEM de uma película de viscose, submetido à hidrólise enzimática, seguido por sonicação com UP400S [Bittencourt et al. 2008]

O processamento de nanocelulose ultra-sônica também pode ser combinado com sucesso com o tratamento com fibra TEMPO-oxidado. No processo TEMPO, as nanofibras de celulose são produzidas por um sistema de oxidação usando 2,2,6,6-tetrametilpiperidinil-1-oxilo (TEMPO) como catalisador e brometo de sódio (NaBr) e hipoclorito de sódio (NaOCl). A pesquisa provou que a eficiência de oxidação é significativamente melhorada quando a oxidação é conduzida sob irradiação ultra-sônica.

Ultrasonic dispersão

dispersões Nanocellulose demonstrar um comportamento reológico extraordinária devido à sua elevada viscosidade em baixas concentrações nanocellulose. Isso faz com que nanocellulose um aditivo muito interessante como modificador reológico, estabilizador e agente de gelificação para várias aplicações, por exemplo num processo de revestimento, de papel, ou a indústria alimentar. Para expressar suas propriedades únicas, nanocellulose deve ser
dispersão ultra-sônica é o método ideal para obter bem-size, nanocellulose single-dispersa. Como nanocellulose é altamente Shear-Emagrecimento, Ultra-sons, é a tecnologia preferível para formular suspensões nanocellulosic como o meio de acoplamento de ultra-som de alta potência em líquidos cria forças de corte extremas. (Clique aqui para saber mais sobre cavitação ultra-sônica em líquidos!)
Após a síntese de celulose nanocristalino, a nanocellulose é muitas vezes por ultra-sons dispersos em um meio líquido, por exemplo um solvente não polar ou polar, tal como dimetilformamida (DMF), para formular um produto final (por exemplo, nanocompósitos, reológico modificador, etc.) Como CNFs são utilizados como aditivos em formulações múltiplas, uma dispersão de confiança é crucial. Ultra-som produz fibrilas estáveis ​​e uniformemente dispersas.

Ultrasonic Processamento industrial

Hielscher Ultrasonics fornece tecnologia ultra-sônica poderosa e confiável de pequeno ultra-sons de laboratório aos sistemas de bancada e full-comercial equipamentos da planta industrial. Em sonoreactors fluxo de passagem da Hielscher, que estão disponíveis em diferentes tamanhos e geometrias, condição de ultra-som óptima são obtidos como as condições de reacção optimizadas são aplicados focado e uniforme para a matéria de celulose.
Com dispositivos de bancada ultra-sônicas de Hielscher como a UIP1000hdT, UIP2000hdT ou UIP4000hdT, Vários quilogramas de nanocellulose pode facilmente produzido por dia. As unidades industriais completos, como o UIP10000 e UIP16000 lidar com grandes fluxos de massa e permitir a produção comercial cheio de altos volumes de produção. Como todos bancada de Hielscher e ultrasonicators industriais pode ser instalado como clusters, não há praticamente nenhum limite para a capacidade de processamento ultra-sônica.

3 etapas para processamento ultra-sônica de sucesso: Otimização Feasibility- - Scale-up (Clique para ampliar!)

Processamento ultra-som: Hielscher orienta-lo de viabilidade e otimização para a produção comercial!

Benefícios de ultra-som:

  • elevado grau de fibrilação
  • rendimento elevado nanocellulose
  • fibras finas
  • fibras detangled
processamento de ultra-sons de celulose nano contribui para o isolamento, fibrilação, dispersão e formulação. (Clique para ampliar!)

Ultrasonic Processamento

Pedido de informação





Ultrasonic devices such as Hielscher's UP400S are auccefully used to produce nanocellulose

ultrasonicator laboratório de Hielscher UP400S (400W, 24 kHz)

Literatura / Referências

  • E. Abraham, B. funda, L.A. Pothan, M. Jacob, S. Thomas, U. Cvelbar, R. Anandjiwala (2011): A extracção de fibrilas nanocellulose de fibras lignocelulósicas: Uma nova abordagem. Carbohydrate Polymers 86, 2011. 1468-1475.
  • E. Bittencourt, M. de Camargo (2011): Estudos preliminares sobre a Produção de nanofibrilas de celulose de algodão Nunca Desidratada, usando Eco-friendly Hidrólise Enzimática e sonicação de alta energia. 3rd Int'l. Workshop: Avanços em Produção Mais Limpa. São Paulo, Brasil, 18 de maio – 20 de 2011.
  • L. S. Blachechen, J. P. de Mesquita, E. L. de Paula, F. V. Pereira, D. F. S. Petri (2013): Interacção de estabilidade coloidal de nanocristais de celulose e sua dispersibilidade em matriz de butirato de acetato de celulose. Celulose 2013.
  • A. Dufresne (2012): Nanocellulose: da natureza para a Alta Performance Materials sob medida. Walter de Gruyter de 2012.
  • M. A. Hubbe; O. J. Rojas; L. A. Lucia, M. Sain (2008): nanocompósitos celulósicos: A Review. BioResources 3/3, 2008. 929-980.
  • S. P. Mishra, A.-S. Manent, B. Chabot, C. Daneault (2012): Produção de Nanocellulose de Celulose Native – Várias Opções de ultra-sonografia. BioResources 7/1, 2012. 422-436.
  • V. K. Thakur (2014): Polymer Nanocellulose nanocompósitos: Fundamentais and Applications. Wiley & Filhos, 2014.
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Nanocellulose

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Sobre Nanocellulose

Nanocellulose inclui diferentes tipos de nanofibras de celulose (CNF), que podem ser distinguidas em celulose microfibrilada (MFC), nanocristalino de celulose (NCC), e nanocellulose bacteriana. A segunda refere-se a celulose nano-estruturado produzido por bactérias.
Nanocellulose mostra excelentes propriedades, tais como uma extraordinária força e rigidez, cristalinidade elevada, tixotropia, Bem como uma elevada concentração de grupos hidroxilo na sua superfície. Muitas das características de nanocellulose alto desempenho são causados ​​por sua elevada relação superfície / massa.
Nanocelluloses são amplamente utilizados em medicina e produtos farmacêuticos, eletrônicos, membranas, materiais porosos, papel e alimentos por causa da sua disponibilidade, biocompatibilidade, degradabilidade biológica, e sustentabilidade. Devido às suas características de alto desempenho, nanocellulose é um material interessante para plásticos de reforço, a melhoria das propriedades mecânicas, por exemplo, de resinas termoendurecíveis, as matrizes à base de amido, proteína de soja, látex de borracha, ou poli (lactido). Para aplicações de compósito, nanocellulose é utilizado para revestimentos e películas, tintas, espumas, embalagem. Além disso, é um componente nanocellulose promissor para fazer os aerogéis e espumas, quer em formulações homogéneas ou em compósitos.
abreviaturas:
Nanocristalino Celulose (NCC)
As nanofibras de celulose (CNF)
A celulose microfibrilada (MFC)
Nanocellulose Suiças (NCW)
Nanocristais celulose (CNC)