Formulări adezive de înaltă performanță – Îmbunătățit de dispersie cu ultrasunete
Adezivii de înaltă performanță sunt compuși din sisteme epoxidice, siliconice, poliuretanice, polisulfurate sau acrilice care conțin diverse (nano)umpluturi și aditivi, care conferă adezivului performanțe speciale, cum ar fi rezistența la lipire, greutatea redusă, durabilitatea, rezistența la căldură și durabilitatea. Este necesară o amestecare eficientă și fiabilă pentru a formula adezivi de înaltă performanță. Dispersia cu ultrasunete și emulsionarea este utilizată combină diferite componente uniform în amestecuri adezive omogene. Inline sonicare amestecuri chiar și materiale vâscoase ridicate și încărcări nano-umplutură mare în mod fiabil și eficient, producând adezivi superiori.
Forțe ultrasonice de forfecare ridicată pentru dispersia adezivilor de înaltă performanță
Adezivii de înaltă performanță oferă o rezistență extraordinară la lipire, durabilitate și greutate redusă. În funcție de aplicația finală, polimerii, copolimerii și aditivii multipli sunt formulați după rețete elaborate.
Mixere cu ultrasunete de înaltă forfecare pentru aplicații exigente de dispersie și emulsie
Procesoarele cu ultrasunete de înaltă performanță funcționează ca mixerul de forfecare înaltă. Forțele extreme de forfecare ridicată sunt generate de cavitație ultrasonică / acustică și sunt ideale pentru emulsionarea în serie și în linie, dispersie, frezare, dezaglomerare și aplicații de omogenizare. Concentrații solide scăzute până la mari și vâscozități pot fi ușor prelucrate folosind dispersoare inline cu ultrasunete.
Amestecarea cu ultrasunete de înaltă forfecare a nanomaterialelor în adezivi
Nanomaterialele, cum ar fi nanotuburile de carbon (CNT), nanoparticulele metalice, nanosilicele, nanoargilele, nanofibrele și multe alte particule de dimensiuni nanometrice sunt utilizate pentru a produce polimeri nanoranforsați (nanocompozite). Nanoparticulele sunt bine cunoscute pentru capacitatea lor de a modifica proprietățile mecanice (de exemplu, rigiditatea, elasticitatea), proprietățile electrice (de exemplu, conductivitatea), proprietățile funcționale (de exemplu, permeabilitatea, temperatura de tranziție vitroasă, modulul) și performanța de fractură a adezivilor polimerici termorezistenți. nu numai că conferă nanomaterialelor proprietăți speciale de înaltă performanță, cum ar fi rezistența la legătură, durabilitatea, favorabilitatea, elasticitatea sau rezistența la căldură; Adăugarea de particule nanostructurate poate îmbunătăți și proprietățile de barieră ale polimerilor.
Forțele de forfecare ridicată ale cavitației acustice generate ultrasonically sunt bine cunoscute pentru capacitatea lor de a deaglomera și dispersa nanoparticule și chiar de a rupe particulele primare (adică frezarea cu ultrasunete). Când aceste forțe ultrasonice sunt aplicate sistemelor polimerice care conțin nanoparticule și alte materiale de umplutură, se obține o formulare foarte uniformă. Dispersia cu ultrasunete este o metodă eficientă din punct de vedere energetic care prezintă un consum mai mic de energie în comparație cu metodele convenționale de amestecare prin forfecare, ar fi mixerele cu lamă de forfecare ridicată, mixerele cu rotor sau morile.
- Dispersie fiabilă și eficientă
- Performanță generală superioară de amestecare
- Amestecare rapidă
- randament ridicat
- nano-armare
- Degazificare
- Creșterea rezistenței legăturii
- Ușor capabil să proceseze vâscozități ridicate
- Lot și în linie
- Testarea formulării fără riscuri
- Scalare liniară
- Eficient din punct de vedere energetic
Kaboori et al. (2013) a demonstrat că ultrasonication este o metodă eficace pentru a dispersa structurile stratificate de montmorillonite (MMT) și de a dezvolta adezivi PVA armate MMT. Ultrasonication sa dovedit a fi fiabil și eficient în dispersarea nanoargilei în PVA la încărcări scăzute (1% și 2%) și ridicate (4%).
Echipa de cercetare a constatat că "tehnica cu ultrasunete este foarte eficientă în dispersarea nanoargilei, în special la sarcini mari, spre deosebire de mixerul cu viteză mare de forfecare. Amestecarea de mare viteză ar putea dispersa nanoargila în PVA numai la sarcini reduse și la o rezistență crescută a legăturii PVA în condiții diferite. Amestecarea de mare viteză are unele dezavantaje: posibila deteriorare a emulsiei PVA (datorită forței puternice de forfecare utilizate în timpul amestecării), costul ridicat și consumul ridicat de energie. Prin contrast, tehnica ultrasonication are un impact negativ minim asupra emulsiei PVA. În plus, tehnica ultrasonication este economică, deoarece amestecarea cu ultrasunete ar putea avea loc înainte de producerea PVA și soluția care conține nanoargilă poate fi adăugată la PVA în timpul procesului de producție. Având în vedere rezultatele obținute din această lucrare și din lucrările noastre anterioare și luând în considerare avantajele tehnicii ultrasonication față de amestecarea de mare viteză, adăugarea nanoargilei la PVA la scară industrială pare fezabilă și poate fi recomandată producătorilor de adezivi pentru lemn. " (Kaboori și colab., 2013)
Efecte de degazare cu ultrasunete în producția de adezivi
Un avantaj suplimentar al sonicare, care îmbunătățește rezultatele formulării în mod semnificativ, este efectul de degazificare a tratamentului cu ultrasunete. Agitarea mecanică de mare viteză (de exemplu, mixerele cu lamă de forfecare ridicată) produce un număr mare de bule de gaz în amestec, care, în unele cazuri, ar putea fi observate chiar datorită culorii strălucitoare a amestecului. Amestecarea cu ultrasunete de înaltă forfecare are avantajul imens că tehnica sonicare nu încorporează gaze în formularea adezivă, în schimb forța undelor cu ultrasunete deja prezente bule de gaz să se coaguleze și să plutească la suprafața lichidului, de unde gazul poate fi ușor îndepărtat. Astfel, ultrasonication promovează degazificarea și dezaerarea lichidelor și formulărilor adezive. (cp. Shadlou și colab., 2014)
Dispersoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru formulări adezive industriale
Hielscher Ultrasonics proiectează, produce și distribuie dispersoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru aplicații grele, ar fi fabricarea de adezivi de înaltă performanță, rășini foarte umplute și nanocompozite. Hielscher ultrasonicators sunt utilizate la nivel mondial pentru dispersarea nano-materiale în polimeri, rășini, acoperiri, și alte materiale de înaltă performanță.
Hielscher dispersoare cu ultrasunete pot fi alimentate prin diferite fluxuri de alimentare adăugând diverse materiale în condiții de flux controlat în zona de amestecare cavitațională. Dispersoare cu ultrasunete sunt fiabile și eficiente în prelucrarea vâscozităților scăzute până la mari. În funcție de materiile prime și ținta de reducere a dimensiunii, intensitatea ultrasonică poate fi ajustată cu precizie.
Pentru a procesa paste polimerice vâscoase, nanomateriale și concentrații solide ridicate, dispersorul cu ultrasunete trebuie să fie capabil să producă amplitudini mari continue. Hielscher Ultrasonics’ Procesoarele industriale cu ultrasunete pot furniza amplitudini foarte mari în funcționare continuă sub sarcină maximă. Amplitudinile de până la 200μm pot fi rulate cu ușurință în funcționare 24/7. Opțiunea de a opera un dispersor cu ultrasunete la amplitudini mari și de a regla amplitudinea cu precizie este necesară pentru a adapta condițiile procesului cu ultrasunete la formularea de adezivi de înaltă performanță, amestecuri de polimeri nano-armate și nanocompozite.
Pe lângă amplitudinea ultrasonică, presiunea este un alt parametru de proces foarte important. Sub presiuni ridicate, intensitatea cavitației cu ultrasunete și forțele sale de forfecare este intensificată. Hielscher reactoare cu ultrasunete pot fi presurizate obținând astfel rezultate intensificate sonicare.
Monitorizarea proceselor și înregistrarea datelor sunt importante pentru standardizarea continuă a proceselor și calitatea produselor. Senzorii de presiune și temperatură conectabili se conectează la generatorul cu ultrasunete pentru monitorizarea și controlul procesului de dispersie cu ultrasunete. Toți parametrii importanți de procesare, ar fi energia ultrasonică (net + total), temperatura, presiunea și timpul sunt protocolate automat și stocate pe un card SD încorporat. Prin accesarea datelor de proces înregistrate automat, puteți revizui rulările sonicare anterioare și puteți evalua rezultatele procesului.
O altă caracteristică ușor de utilizat este controlul de la distanță al browserului sistemelor noastre digitale cu ultrasunete. Prin intermediul controlului de la distanță al browserului puteți porni, opri, regla și monitoriza procesorul cu ultrasunete de la distanță de oriunde.
Contactați-ne acum pentru a afla mai multe despre dispersoarele noastre cu ultrasunete de înaltă performanță și aplicațiile lor în producția de adezivi și acoperiri de înaltă performanță!
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității aproximative de procesare a ultrasonicators noastre:
Volumul lotului | Debitul | Dispozitive recomandate |
---|---|---|
1 până la 500 ml | 10 până la 200 ml/min | UP100H |
10 până la 2000 ml | 20 până la 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
0.1 până la 20L | 00.2 până la 4L / min | UIP2000hdT |
10 până la 100L | 2 până la 10L / min | UIP4000hdT |
n.a. | 10 până la 100L / min | UIP16000 |
n.a. | mai mare | grup de UIP16000 |
Contactează-ne! / Întreabă-ne!
Literatură / Referințe
- Kaboorani, Alireza; Riedl, Bernard; Blanchet, Pierre (2013): Ultrasonication Technique: A Method for Dispersing Nanoclay in Wood Adhesives. Journal of Nanomaterials 2013.
- Shadlou, Shahin; Ahmadi Moghadam, Babak; Taheri, Farid (2014): Nano-Enhanced Adhesives. Reviews of Adhesion and Adhesives 2, 2014. 371-412.
- Zanghellini, B.; Knaack, P.; Schörpf, S.; Semlitsch, K.-H.; Lichtenegger, H.C.; Praher, B.; Omastova, M.; Rennhofer, H. (2021): Solvent-Free Ultrasonic Dispersion of Nanofillers in Epoxy Matrix. Polymers 2021, 13, 308.
- Hielscher, Thomas (2007): Ultrasonic Production of Nano-Size Dispersions and Emulsions. European Nano Systems 2005, Paris, France, 14-16 December 2005.
Fapte care merită știute
Adezivi și cleiuri de înaltă performanță
Adezivii, cleiurile și super-adezivii de înaltă performanță sunt utilizați în industriile multiple. Un avantaj important al adezivilor de înaltă performanță este rezistența extraordinară la lipire și greutatea redusă. Adezivii de înaltă performanță sunt utilizați pe scară largă în construcții, sectorul auto și aerospațial, fabricarea de echipamente medicale, produse de bază și încălțăminte, printre multe alte bunuri.
Polimerii sunt materialul de bază utilizat în adezivi. Polimerii utilizați în mod obișnuit includ poliesteri, copoliester, elastomeri de copoliamidă, polioli și poliuretan (PU).
Pentru fiecare industrie și aplicație, sunt disponibili adezivi speciali cu proprietăți adaptate. De exemplu, sistemele adezive de laminare pe bază de apă sunt adesea utilizate pentru ambalarea alimentelor, în timp ce adezivii termoplastici poliuretanici de înaltă performanță sunt aplicați pe scară largă în încălțăminte. Pe baza tehnologiei de formulare, adezivii de înaltă performanță pot fi împărțiți în patru segmente majore pe bază de solvenți, pe bază de apă, topire la cald și curabile UV. Dispersia cu ultrasunete și emulsionarea sunt utilizate în producția tuturor acestora pentru tipurile de adeziv de înaltă performanță.