Diferite componente, cum ar fi pigmenți, materiale de umplutură, aditivi chimici, reticulanți și modificatori reologici intră în formulările de acoperire și vopsea. Cu ultrasunete este un mijloc eficient pentru dispersie și emulsifiere, dezaglomerarea și măcinarea unor astfel de componente în acoperiri.

Cu ultrasunete este utilizat în formularea de acoperire pentru:

• emulsionarea polimeri în sisteme apoase
• de dispersie și măcinarea fină a pigmenților
• reducerea dimensiunii nanomaterialelor în acoperirile de înaltă performanță

Acoperirile se încadrează în două mari categorii: rășini și acoperiri pe bază de apă și solvenți. Fiecare tip are propriile provocări. Direcțiile care solicită reducerea COV și prețurile ridicate ale solvenților stimulează creșterea tehnologiilor de acoperire a rășinilor pe bază de apă. Utilizarea ultrasonication poate îmbunătăți performanța unor astfel de sisteme ecologice.

Formularea îmbunătățită de acoperire datorită Ultrasonication

Ultrasunetele pot ajuta formulatorii de acoperiri arhitecturale, industriale, auto și din lemn pentru a îmbunătăți caracteristicile de acoperire, cum ar fi rezistența la culoare, zgârieturi, fisuri și rezistență la UV sau conductivitate electrică. Unele dintre aceste caracteristici de acoperire sunt realizate prin includerea de materiale de dimensiuni nano, de exemplu oxizi metalici (TiO₂, Silica, ceriu, ZnO, …).

Ultrasunetele ajută în continuare la dezamorsarea (bulele prinse) și degazarea (gazul dizolvat) a produselor foarte vâscoase. Citiți mai multe despre de-aerarea cu ultrasunete și degazarea lichidelor!

Ca tehnologia de dispersie cu ultrasunete pot fi utilizate pe laborator, banc-top și nivel de producție industrială, care să permită rate de transfer de peste 10 tone / oră se aplică în R&Etapa D și în producția comercială. Rezultatele procesului pot fi scalate cu ușurință și liniar.

Hielscher dispozitive cu ultrasunete sunt foarte eficiente din punct de vedere energetic. Dispozitivele transformă aproximativ 80 până la 90% din puterea de intrare electrică în activitate mecanică în lichid. Acest lucru duce la costuri de procesare substanțial mai mici.

Urmând link-urile de mai jos, puteți citi mai multe despre utilizarea ultrasunetelor de înaltă performanță pentru

• emulsionarea polimeri în sisteme apoase.
• de dispersie și măcinarea fină a pigmenților.
• și reducerea dimensiunii nanomaterialelor.

Emulsion polimerizare folosind Sonicare

Formulările tradiționale de acoperire utilizează chimia polimerilor de bază. Schimbarea tehnologiei de acoperire pe bază de apă are un impact asupra selecției materiilor prime, proprietăților și metodologiilor de formulare.

La polimerizarea în emulsie convențională, de exemplu pentru acoperiri pe baza de apa, particulele sunt construite din centru spre suprafața lor. factorii cinetici influențează omogenitatea particulelor și morfologia.

de prelucrare cu ultrasunete poate fi utilizat în două moduri genera emulsii de polimeri.

• De sus în jos: emulsionare/dispersant particulele de polimer de mari pentru a genera particule mai mici prin reducerea dimensiunii
• De jos în sus: Utilizarea ultrasunetelor înainte sau în timpul polimerizării particulelor

 

 

Polimeri Nanoparticulate în Miniemulsions

Polimerizarea particulelor în miniemulsii permite fabricarea particulelor polimerice dispersate cu un bun control asupra dimensiunii particulelor. Sinteza particulelor polimerice nanoparticulate în miniemulsii (cunoscute și sub numele de nanoreactoare), așa cum este prezentată de K. Landfester (2001), este o metodă excelentă pentru formarea nanoparticulelor polimerice. Această abordare utilizează numărul mare de nanocompartamente mici (faza de dispersie) într-o emulsie ca nanoreactoare. În acestea, particulele sunt sintetizate într-un mod foarte paralel în picăturile individuale, limitate. În lucrarea sa, Landfester (2001) prezintă polimerizarea în nanoreactoare în perfecțiune ridicată pentru generarea de particule foarte identice de dimensiuni aproape uniforme. Imaginea de mai sus arată particule obținute prin poliaddition ultrasonically asistată în miniemulsii.

Picăturile mici generate de aplicarea forfecării ridicate (ultrasonication) și stabilizate prin agenți de stabilizare (emulgatori), pot fi întărite prin polimerizare ulterioară sau prin scăderea temperaturii în cazul materialelor de topire la temperatură scăzută. Deoarece ultrasonication poate produce picături foarte mici de dimensiuni aproape uniforme în lot și procesul de producție, permite un bun control asupra dimensiunii finale a particulelor. Pentru polimerizarea nanoparticulelor, monomerii hidrofili pot fi emulsionați într-o fază organică, iar monomerii hidrofobi în apă.

La reducerea dimensiunii particulelor, suprafața totală a particulelor crește în același timp. Imaginea din stânga arată corelația dintre dimensiunea particulelor și suprafața în cazul particulelor sferice. Prin urmare, cantitatea de agent tensioactiv necesară pentru a stabiliza emulsia crește aproape liniar cu suprafața totală a particulelor. Tipul și cantitatea de agent tensioactiv influențează dimensiunea picăturii. Picăturile de 30 până la 200nm pot fi obținute folosind agenți tensioactivi anionici sau cationici.

Pigmenți în acoperirile

Pigmenții organici și anorganici sunt o componentă importantă a formulărilor de acoperire. Pentru a maximiza performanța pigmentului este necesar un control bun asupra dimensiunii particulelor. Atunci când se adaugă pulbere de pigment la sistemele pe bază de apă, pe bază de solvenți sau epoxidice, particulele individuale de pigment tind să formeze aglomerate mari. Mecanismele de forfecare ridicată, cum ar fi mixerele rotor-stator sau mori de talon agitator sunt utilizate în mod convențional pentru a sparge astfel de aglomerate și pentru a măcina particulele individuale de pigment. Ultrasonication într-o alternativă extrem de eficientă pentru acest pas în fabricarea de acoperiri.

Graficele de mai jos arată impactul sonicare pe dimensiunea unui pigment luciu perla. Ultrasunetele macină particulele individuale de pigment prin coliziune interparticulă de mare viteză. Avantajul proeminent al ultrasonication este impactul ridicat al forțelor de forfecare cavitaționale, ceea ce face inutilă utilizarea mediilor de măcinare (de exemplu, margele, perle). Pe măsură ce particulele sunt accelerate de jeturi de lichid extrem de rapide de până la 1000 km/h, se ciocnesc violent și se sparg în bucăți mici. Abraziunea particulelor conferă particulelor măcinate ultrasonically o suprafață netedă. În general, frezare cu ultrasunete și dispersie duce la o dimensiune fină și distribuție uniformă a particulelor.

 

Frezare cu ultrasunete și dispersarea de multe ori excelează mixere de mare viteză și mori mass-media ca sonicare oferă o prelucrare mai consistentă a tuturor particulelor. În general, Ultrasonication produce dimensiuni mai mici ale particulelor și o distribuție îngustă a dimensiunii particulelor (curbe de frezare pigment). Acest lucru îmbunătățește calitatea generală a dispersiilor pigmentului, deoarece particulele mai mari interferează de obicei cu capacitatea de procesare, luciul, rezistența și aspectul optic.

Deoarece frezarea și măcinarea particulelor se bazează pe coliziunea între particule ca urmare a cavitației cu ultrasunete, reactoarele cu ultrasunete pot gestiona concentrații solide destul de mari (de exemplu, loturi master) și încă produc efecte bune de reducere a dimensiunii. Tabelul de mai jos prezintă imagini ale frezatului umed al TiO2.

Parcela de mai jos arată curbele de distribuție a dimensiunii particulelor pentru deaglomerarea dioxidului de titan Degussa anatază prin ultrasonication. Forma îngustă a curbei după sonicare este o caracteristică tipică a prelucrării cu ultrasunete.

Materiale nanosize în acoperiri de înaltă performanță

Nanotehnologia este o tehnologie emergentă care își face loc în multe industrii. Nanomaterialele și nanocompozitele sunt utilizate în formulările de acoperire, de exemplu pentru a spori rezistența la abraziune și la zgârieturi sau stabilitatea UV. Cea mai mare provocare pentru aplicarea în acoperiri este păstrarea transparenței, claritateși luciu. Prin urmare, nanoparticulele au fost foarte mici pentru a evita interferența cu spectrul vizibil al luminii. Pentru multe aplicații, acest lucru este substanțial mai mic decât 100nm.

Măcinarea umedă a componentelor de înaltă performanță în gama nanometrică devine un pas crucial în formularea acoperirilor nanoinginerate. Orice particule care interferează cu lumina vizibilă, provoacă ceață și pierderea transparenței. Prin urmare, sunt necesare distribuții de dimensiuni foarte înguste. Ultrasonication este un mijloc foarte eficient pentru frezarea fină a solidelor. Cavitație cu ultrasunete / acustice în lichide provoacă coliziuni inter-particule de mare viteză. Diferite de mori de mărgele convenționale și mori de pietriș, particulele în sine se comminuting reciproc, făcând medii de frezare inutile.

Companii, cum ar fi Panadur (Germania) utilizați ultrasonicators Hielscher pentru dispersarea și deaglomerarea nanomaterialelor în acoperiri în matriță. Click aici pentru a citi mai multe despre dispersia cu ultrasunete a acoperirilor în matriță!

Pentru sonicare de lichide inflamabile sau solvenți în medii periculoase procesoare certificate ATEX sunt disponibile. Aflați mai multe despre ultrasonicator certificat Atex UIP1000-Exd!