Как смешивать лаки с нанонаполнителями

Производство лака требует мощного смесительного оборудования, которое может обрабатывать наночастицы и пигменты, которые должны быть равномерно диспергированы в рецептуре. Ультразвуковые гомогенизаторы являются высокоэффективным и надежным методом диспергирования, который обеспечивает однородное распределение наночастиц в полимеры.

Производство лаков с помощью высокоэффективных ультразвуковых смесителей

Лак описывается как прозрачное твердое защитное покрытие или пленка, которая состоит из смол (например, акрила, полиуретана, алкида, шеллака), сушильного масла, сушилки металла и летучих растворителей (например, нафты, минерального спирта или разбавителя). Когда лак высыхает, содержащийся в нем растворитель испаряется, а остальные составляющие окисляются или полимеризуются с образованием прочной прозрачной пленки. Лаки в основном используются в качестве защитных покрытий для деревянных поверхностей, картин и различных декоративных предметов, в то время как лаки УФ-отверждения используются в автомобильных покрытиях, косметике, пищевой, научной и других отраслях.

Ультразвуковая дисперсия нанокремнезема в лаке

Распространенным примером ультразвукового диспергирования является включение коллоидных кремнеземов, которые обычно добавляют для придания лакам тиксотропных свойств.
Например, полиэфиримидный лак, заполненный нанокревцом, показывает увеличенный срок службы до тридцати раз выше, чем стандартный. Нанокремнезем улучшает свойства лака, такие как его электропроводность, его диэлектрические силы постоянного и переменного тока и его прочность на сцепление. Поэтому ультразвуковые диспергаторы широко используются для производства электропроводящих покрытий.
Другие силикатные минералы, волластонит, тальк, слюда, каолин, полевой шпат и нефелиновый сиенит являются дешевыми наполнителями и широко используются в качестве так называемых экстендерных пигментов, которые добавляются для изменения реологии (вязкости), стабильности осаждения и прочности пленки в покрытиях.

Научно доказанное превосходство ультразвуковых аппаратов для дисперсии нанонаполнителя

Monteiro et al. (2014) сравнили распространенные диспергирующие технологии – а именно ротор-статорный смеситель, крыльчатка Cowles и ультразвуковой диспергатор зондового типа – относительно их эффективности в диспергировании диоксида титана (TiO2, анатаза). Ультразвук показал, что он наиболее эффективен для диспергирования наночастиц в воде с использованием обычного полиэлектролита Na-PAA и значительно превосходит смешивание с ротор-статором или крыльчаткой Коулза.
Детали исследования: Различные методы дисперсии сравнивались с целью выявления наиболее эффективных в создании хорошо деагломерированной нано-TiO2 водной суспензии. В качестве эталонного диспергатора использовалась натриевая соль полиакриловой кислоты (Na-PAA), традиционно используемая в промышленности для водных дисперсий TiO2. 1 показаны объемные распределения частиц по размерам (PSD), полученные с использованием диспергатора Коулза (30 мин при 2000 об/мин), роторно-статорного смесителя (30 мин при 14000 об/мин) и ультразвукового типа зондового типа (Хильшер UIP1000hdT, 2 мин при амплитуде 50%). “При использовании диспергатора Коулза размеры частиц были в трех различных диапазонах: 40–100 нм, 350–1000 нм и 1200–4000 нм. Более крупные агломераты явно доминируют в распределении, показывая, что эта техника неэффективна. Ротор-статор также обеспечивал неудовлетворительные результаты, независимо от того, что наночастицы добавлялись сразу или постепенно в течение времени перемешивания. Основное различие, наблюдаемое в результате Коулза, связано со смещением среднего пика к более высокому размеру частиц, частично сливаясь с самым правым пиком. С другой стороны, использование ультразвуков дало гораздо лучший результат, с узким пиком, центрированным на 0,1 нм, и двумя гораздо меньшими в диапазонах 150-280 нм и 380-800 нм.”

Распределение частиц по размерам нано-TiO2 водных дисперсий (10 мгмЛ−1, рН = 9), полученное с использованием различных методов дисперсии. Ультразвуковая обработка дает наименьшие наночастицы TiO2 и самые узкие кривые уменьшения размера частиц. При использовании диспергатора (Na-PAA) отношение к нано-TiO2 составляло 1:1.
(исследование и графика: © Monteiro et al., 2014)

Высушенный распылением TiO2 до и после ультразвукового фрезерования

Этот результат согласуется с работой Sato et al. (2008), сообщающей о лучших результатах с ультразвуком, чем с другими методами диспергирования наноразмерных частиц TiO2 в воде. Ударные волны, создаваемые акустической / ультразвуковой кавитацией, приводят к высокоинтенсивным столкновениям межчастиц и эффективному измельчению и деагломерации частиц до однородных наноразмерных фрагментов.
(ср. Монтейро и др., 2014)

Высокоэффективные ультразвуковые гомогенизаторы для производства лака

Когда наночастицы и нанонаполнители используются в промышленных производственных процессах, таких как производство лаков и покрытий, сухой порошок должен быть однородно смешан в жидкую фазу. Дисперсия наночастиц требует надежной и эффективной техники смешивания, которая применяет достаточно энергии для разрушения агломератов, чтобы высвободить качества наноразмерных частиц. Ультразвуковые аппараты хорошо известны как мощные и надежные диспергаторы, поэтому используются для деагломерации и распределения различных материалов, таких как кремнезем, нанотрубки, графен, минералы и многие другие материалы, однородно в жидкую фазу, такие как смолы, эпоксидные смолы и основные партии пигментов. Hielscher Ultrasonics разрабатывает, производит и распространяет высокоэффективные ультразвуковые диспергаторы для любого вида гомогенизации и деагломерации.
Когда дело доходит до производства нанодисперсий, точный контроль ультразвука и надежная ультразвуковая обработка суспензии наночастиц имеют важное значение для получения высокоэффективных продуктов. Процессоры Hielscher Ultrasonics дают вам полный контроль над всеми важными параметрами обработки, такими как потребляемая энергия, интенсивность ультразвука, амплитуда, давление, температура и время удержания. Таким образом, вы можете настроить параметры в оптимизированных условиях, что впоследствии приводит к высококачественной нанодисперсии, такой как нанокремнезем или нано-TiO2 суспензии.

Для любого объема / емкости: Hielscher предлагает ультразвуковые аппараты и широкий ассортимент аксессуаров. Это позволяет конфигурирование идеальной ультразвуковой системы для вашего применения и производственных мощностей. От небольших флаконов, содержащих несколько миллилитров, до потоков большого объема в тысячи галлонов в час, Hielscher предлагает подходящее ультразвуковое решение для вашего процесса.
Высокая вязкость: Ультразвуковые поточные системы легко обрабатывают пастообразные составы, например, мастер-партии пигмента, где пигмент смешивается при высокой загрузке частиц равномерно в смеси пластификатора, мономера и полимера.
Надежность: Наши ультразвуковые системы надежны и надежны. Все ультразвуковые системы Hielscher построены для работы 24/7/365 и требуют очень небольшого технического обслуживания.
Удобство пользователя: Разработанное программное обеспечение наших ультразвуковых устройств позволяет предварительной выбор и сохранение настроек sonication для простой и надежной звуковой связи. Интуитивно понятное меню легко доступно с помощью цифрового цветного сенсорного дисплея. Пульт дистанционного управления браузером позволяет работать и контролировать через любой интернет-браузер. Автоматическая запись данных сохраняет параметры процесса любого звукового запуска на встроенной SD-карте.
Отличная энергоэффективность: По сравнению с альтернативными дисперсионными технологиями ультразвуковые аппараты Hielscher отличаются выдающейся энергоэффективностью и превосходными результатами в распределении частиц по размеру.
Высококачественный & Надежность: Ультразвуковые аппараты Hielscher признаны за их качество, надежность и прочность. Hielscher Ultrasonics является компанией, сертифицированной ISO, и уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым аппаратам, оснащенным самыми современными технологиями и удобством для пользователя. Конечно, ультразвуковые аппараты Hielscher соответствуют требованиям CE и соответствуют требованиям UL, CSA и RoHs.

В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов: