Дисперсии наночастиц в воске – Создавайте стабильные составы!
Диспергирование наночастиц в восковых матрицах - важная, но сложная задача в области покрытий, косметики, фармацевтики и фазообменных материалов. Учитывая внутреннюю вязкость расплавленных восков, их гидрофобность и склонность наночастиц к агломерации из-за высокой поверхностной энергии, приготовление дисперсии наночастиц с воском требует ноу-хау. Соникаторы Hielscher обеспечивают мощность диспергирования, точный контроль и масштабируемость для получения стабильных дисперсий наночастиц с воском в настольном и промышленном производстве.
Проблемы диспергирования наночастиц в парафине
наночастицы – металлические, керамические или на основе углерода – легко образуют агрегаты из-за сильных ван-дер-ваальсовых взаимодействий. В парафине эти взаимодействия усугубляются отсутствием полярных растворителей или стабилизаторов. Механическое перемешивание или роторно-статорные гомогенизаторы часто оказываются недостаточными, особенно если наночастицы имеют диаметр менее 100 нм или требуется высокая загрузка. Для получения гомогенной дисперсии требуется энергия, способная разрушить агломераты на наноуровне и одновременно смачивать поверхность частиц восковой средой.
Ультразвуковые аппараты зондового типа Hielscher производят стабильные парафиновые наноэмульсии.
Механизм ультразвукового нанодиспергирования
Значительная эффективность ультразвукового диспергирования заключается в уникальном механизме работы акустической кавитации. Ультразвуковые приборы зондового типа генерируют интенсивные кавитационные силы, когда высокоинтенсивные низкочастотные ультразвуковые волны распространяются через жидкость, например, расплавленный воск. Разрушение пузырьков при кавитации приводит к образованию локализованных горячих точек с экстремальными градиентами сдвига, ударными волнами и микроструями. Эти переходные силы преодолевают межчастичное сцепление и эффективно деагломерируют кластеры наночастиц.
Кроме того, ультразвук усиливает смачивание поверхности наночастиц расплавом воска. Многократное схлопывание кавитационных пузырьков снижает межфазное натяжение, позволяя молекулам воска проникать между частицами и стерически стабилизировать их.
Области применения нанодисперсий воска, приготовленных ультразвуком
Способность гомогенно диспергировать наночастицы в воске открывает возможности для разнообразных применений:
- Покрытия и полироли: Добавление наночастиц диоксида кремния или глинозема повышает твердость, устойчивость к царапинам и блеск.
- Косметические составы: Наночастицы диоксида титана или оксида цинка обеспечивают защиту от ультрафиолета, сохраняя при этом прозрачность.
- Фазообменные материалы (ФОМ): Графен, углеродные нанотрубки или оксиды металлов увеличивают теплопроводность, повышая эффективность аккумулирования тепла в энергетических системах.
- Доставка лекарств: Липофильные наночастицы, заключенные в воск, служат резервуарами с замедленным высвобождением в препаратах для местного или перорального применения.
Ультразвуковые диспергаторы для составов воск-наночастицы
Ультразвуковое диспергирование с использованием высокопроизводительных соникаторов зондового типа Hielscher - надежный и масштабируемый метод получения стабильных нанодисперсий воска.
Ультразвуковые системы зондового типа Hielscher широко используются для обработки наночастиц благодаря высокой производительности, точному контролю параметров и линейной масштабируемости. Независимо от того, нужно ли вам готовить дисперсии восковых наночастиц в порционном или непрерывном поточном производстве, Hielscher Ultrasonics предлагает идеальные установки для соникации: ультразвуковые лабораторные гомогенизаторы - идеальный инструмент для исследований и разработки продуктов, а ультразвуковые промышленные проточные камеры позволяют производить стабильные восковые нанодисперсии, отвечающие самым высоким стандартам качества.
Ультразвуковые аппараты Hielscher, созданные в соответствии с высочайшими стандартами качества, сочетают в себе надежность, удобство использования и простоту интеграции в промышленные процессы. Разработанные для работы в сложных условиях, они оснащены современными технологиями, сертифицированы ISO и соответствуют требованиям CE, UL, CSA и RoHS.
- Высокая эффективность
- Современные технологии
- надёжность & робастность
- Регулируемое, точное управление процессом
- партия & встроенный
- для любого объема
- Интеллектуальное программное обеспечение
- интеллектуальные функции (например, программируемые, протоколирование данных, дистанционное управление)
- Простота и безопасность в эксплуатации
- Низкие эксплуатационные расходы
- CIP (безразборная мойка)
В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов:
| Объем партии | Расход | Рекомендуемые устройства |
|---|---|---|
| 0от 0,5 до 1,5 мл | н.а. | VialTweeter |
| от 1 до 500 мл | От 10 до 200 мл/мин | УП100Ч |
| от 10 до 2000 мл | от 20 до 400 мл/мин | УП200Хт, УП400Ст |
| 0.1 до 20 л | 0от 0,2 до 4 л/мин | УИП2000HDT |
| От 10 до 100 л | От 2 до 10 л/мин | УИП4000HDT |
| От 15 до 150 л | От 3 до 15 л/мин | УИП6000HDT |
| н.а. | От 10 до 100 л/мин | УИП16000HDT |
| н.а. | больше | Кластер УИП16000HDT |
Ультразвуковая эмульгирующая система для промышленного производства маргарина
Литература / Литература
- Szymańska, Iwona; Żbikowska, Anna; Kowalska, Małgorzata; Golec, Krzysztof (2021): Application of Oleogel and Conventional Fats for Ultrasound-assisted Obtaining of Vegan Creams. Journal of Oleo Science 70, 2021.
- Noonim, P.; Rajasekaran, B.; Venkatachalam, K. (2022): Structural Characterization and Peroxidation Stability of Palm Oil-Based Oleogel Made with Different Concentrations of Carnauba Wax and Processed with Ultrasonication. Gels 2022, 8, 763.
- A.R. Horrocks, B. Kandola, G.J. Milnes, A. Sitpalan, R.L. Hadimani (2012): The potential for ultrasound to improve nanoparticle dispersion and increase flame resistance in fibre-forming polymers. Polymer Degradation and Stability, Volume 97, Issue 12, 2012. 2511-2523.
Часто задаваемые вопросы
Что такое воск?
Воск - это класс органических гидрофобных материалов, состоящих в основном из длинноцепочечных углеводородов, эфиров, жирных кислот и спиртов. Они тверды при комнатной температуре, имеют относительно низкие температуры плавления и размягчаются при нагревании.
Какие бывают виды воска?
Различные типы восков включают натуральные воски, такие как пчелиный, карнаубский и канделильский, минеральные воски, полученные из нефти или бурого угля, такие как парафин, микрокристаллический и монтановый воск, и синтетические воски, такие как полиэтиленовый, Фишера-Тропша и амидные воски.
Для чего используются воски?
Воски широко используются в различных отраслях промышленности. Они обеспечивают защиту поверхности в покрытиях и полиролях, выступают в качестве структурирующих и связующих веществ в косметике и фармацевтике, служат разделительными агентами и защитными покрытиями в пищевой промышленности, а также выполняют функции смазок, клеев и фазообменных материалов для хранения энергии в технических приложениях.
Какова полярность различных восков?
Полярность восков зависит от их химического состава. Парафиновые и полиэтиленовые воски в основном неполярны, пчелиный воск и карнаубский воск обладают слабой полярностью из-за эфиров и свободных жирных кислот, а монтан или некоторые синтетические воски обладают умеренной полярностью из-за карбоксильных и амидных функциональных свойств.
Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы от лаборатория Кому промышленного размера.