Disperzie nanočastíc vo vosku – Vytvorte stabilné formulácie!

Dispergovanie nanočastíc do voskových matríc je dôležitou, ale náročnou aplikáciou v oblasti náterov, kozmetiky, liečiv a materiálov s fázovou výmenou. Vzhľadom na vnútornú viskozitu roztavených voskov, ich hydrofóbnosť a tendenciu nanočastíc k aglomerácii v dôsledku vysokých povrchových energií si príprava disperzie nanočastíc vo vosku vyžaduje know-how. Sonikátory Hielscher poskytujú dispergačný výkon, presnú kontrolovateľnosť a škálovateľnosť na výrobu stabilných disperzií nanočastíc a vosku v stolovej a priemyselnej výrobe.

Výzvy pri disperzii nanočastíc do vosku

nanočastice – kovové, keramické alebo na báze uhlíka – ľahko vytvárajú agregáty v dôsledku silných van der Waalsových interakcií. Vo vosku sa tieto interakcie ešte zhoršujú v dôsledku nedostatku polárnych rozpúšťadiel alebo stabilizátorov. Mechanické miešanie alebo homogenizátory s rotorom a statorom sa často ukážu ako nedostatočné, najmä ak je priemer nanočastíc menší ako 100 nm alebo ak sa vyžaduje vysoké zaťaženie. Homogénna disperzia si vyžaduje prívod energie, ktorá dokáže rozbiť aglomeráty v nanorozmeroch a zároveň zvlhčiť povrch častíc voskovým médiom.

Mechanizmus ultrazvukovej nanodisperzie

Významná účinnosť ultrazvukovej disperzie spočíva v jedinečnom mechanizme fungovania akustickej kavitácie. Sondy sonického typu vytvárajú intenzívne kavitačné sily, keď sa ultrazvukové vlny s vysokou intenzitou a nízkou frekvenciou šíria cez kvapalinu, napr. roztavený vosk. Kolaps bublín počas kavitácie vytvára lokalizované horúce miesta s extrémnymi strihovými gradientmi, rázovými vlnami a mikrotryskami. Tieto prechodné sily prekonávajú adhéziu medzi časticami a účinne deaglomerujú zhluky nanočastíc.
Okrem toho ultrazvuk zlepšuje zmáčanie povrchu nanočastíc voskovou taveninou. Opakovaný kolaps kavitačných bublín znižuje medzifázové napätie, čo umožňuje molekulám vosku preniknúť medzi častice a sterilne ich stabilizovať.

Aplikácie ultrazvukovo pripravených voskových nanodisperzií

Schopnosť homogénne rozptýliť nanočastice vo vosku otvára možnosti pre rozmanité aplikácie:

• Nátery a leštiace prostriedky: Pridanie nanočastíc oxidu kremičitého alebo oxidu hlinitého zvyšuje tvrdosť, odolnosť proti poškriabaniu a lesk.
• Kozmetické prípravky: Nanočastice oxidu titaničitého alebo oxidu zinočnatého poskytujú ochranu pred UV žiarením a zároveň zachovávajú priehľadnosť.
• Materiály s fázovou výmenou (PCM): Grafén, uhlíkové nanorúrky alebo oxidy kovov zvyšujú tepelnú vodivosť, čím zlepšujú účinnosť uskladňovania tepla v energetických systémoch.
• Podávanie liekov: Lipofilné nanočastice vložené do vosku fungujú ako zásobníky s pomalým uvoľňovaním v lokálnych alebo perorálnych prípravkoch.

Ultrazvukové dispergátory pre formulácie voskových nanočastíc

Ultrazvuková dispergácia pomocou vysoko výkonných sonických sonátorov Hielscher je robustná a škálovateľná technika na výrobu stabilných voskových nanodisperzií.
Ultrazvukové systémy typu sondy Hielscher sa široko používajú na spracovanie nanočastíc vďaka ich vysokej spracovateľskej schopnosti, presnej kontrole parametrov a lineárnej škálovateľnosti. Či už potrebujete pripraviť disperzie voskových nanočastíc v dávke alebo v nepretržitej inline výrobe, Hielscher Ultrasonics ponúka ideálne nastavenie sonikácie: ultrazvukové laboratórne homogenizátory sú ideálnym nástrojom na výskum a vývoj produktov, zatiaľ čo ultrazvukové priemyselné prietokové bunky umožňujú výrobu stabilných voskových nanodisperzií spĺňajúcich najvyššie štandardy kvality.
Ultrazvukové prístroje Hielscher, vyrobené podľa najvyšších štandardov kvality, v sebe spájajú robustnosť, používateľskú prívetivosť a jednoduchú integráciu do priemyselných procesov. Sú navrhnuté tak, aby odolali náročným podmienkam, sú vybavené najmodernejšou technológiou, certifikované podľa ISO a spĺňajú požiadavky CE, UL, CSA a RoHS.

Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:

Literatúra / Referencie