Oxid kremičitý, tiež známy ako SiO2, nano-oxid kremičitý alebo mikrooxid kremičitý, sa používa v zubnej paste, cemente, syntetickom kaučuku, vysokovýkonnom polyméri alebo v potravinárskych výrobkoch ako zahusťovadlo, adsorbent, protihrudkujúce činidlo alebo nosič vôní a príchutí. Nižšie sa dozviete viac o použití nanooxidu kremičitého a mikrooxidu kremičitého a ako sonomechanické účinky ultrazvuku môžu zlepšiť účinnosť procesu a konečný výkon produktu tým, že sa lepšie suspenzie oxidu kremičitého a uľahčenie syntézy nanočastíc oxidu kremičitého.

Výhody ultrazvukovej disperzie nano oxidu kremičitého (SiO2)

Oxid kremičitý je dostupný v širokej škále hydrofilných a hydrofóbnych foriem a má extrémne jemnú veľkosť častíc niekoľkých mikrometrov až po niektoré nanometre. Typicky oxid kremičitý nie je dobre rozptýlené po zmáčaní. To sa tiež pridať veľa mikrobubbles do prípravku formulácie. Ultrazvukom je účinný proces technológie rozptýliť mikro-oxid kremičitý a nano-oxid kremičitý a odstrániť rozpustený plyn a mikro-bubliny z formulácie.

Ultrazvuková disperzia je technika, ktorá využíva vysokointenzívne, nízkofrekvenčné ultrazvukové vlny na rozptýlenie a deaglomeráciu častíc v kvapalnom médiu. Pokiaľ ide o disperziu oxidu kremičitého a nano-oxidu kremičitého, ultrazvuková disperzia ponúka niekoľko výhod:
 

Dôležitosť veľkosti častíc oxidu kremičitého

Pre mnoho aplikácií nano-veľkosť alebo mikro-veľkosť oxidu kremičitého, dobrá a jednotná disperzia je veľmi dôležitá. Často sa vyžaduje monodisperzná suspenzia oxidu kremičitého, napr. Najmä na použitie v atramentoch alebo náteroch a polyméroch na zlepšenie odolnosti proti poškriabaniu musia byť častice oxidu kremičitého dostatočne malé, aby nezasahovali do viditeľného svetla, aby sa zabránilo oparu a zachovala priehľadnosť. Pre väčšinu náterov kremičité častice musia byť menšie ako 40nm splniť túto požiadavku. Pri iných aplikáciách aglomerácia častíc oxidu kremičitého bráni každej jednotlivej častici oxidu kremičitého interakcii s okolitými médiami.
Ultrazvukové homogenizátory sú účinnejšie v disperznom kremičitom ako iné metódy miešania s vysokým strihom, ako sú rotačné miešačky alebo miešadlá nádrží. Na obrázku nižšie je znázornený typický výsledok ultrazvukového rozptylu fumed oxidu kremičitého vo vode.

Ultrazvuková disperzia fumed oxidu kremičitého vo vode

Účinnosť spracovania v znižovaní veľkosti oxidu kremičitého

Ultrazvuková disperzia nano-oxidu kremičitého je lepšia ako iné metódy miešania s vysokým strihom, ako je IKA Ultra-Turrax. Ultrazvukom produkuje suspenzie menšej veľkosti častíc oxidu kremičitého a ultrazvukom je energeticky úspornejšia technológia. Pohl a Schubert porovnali zmenšenie veľkosti častíc Aerosil 90 (2% wt) vo vode pomocou Ultra-Turrax (rotor-stator-system) s Hielscher UIP1000hd (1kW ultrazvukové zariadenie). Na obrázku nižšie je znázornené vynikajúce výsledky ultrazvukového procesu. V dôsledku svojej štúdie Pohl k záveru, že "pri konštantnej špecifickej energie EV ultrazvuk je účinnejší ako rotor-stator-systém." Energetická účinnosť a jednotnosť veľkosti častíc oxidu kremičitého majú mimoriadny význam vo výrobných procesoch, kde sú výrobné náklady, kapacita procesov a kvalita výrobkov dôležité.

Ultrazvukom vs Ultra-turrax pre oxid kremičitý disperzie

Obrázky nižšie ukazujú výsledky, ktoré Pohl získal sonikáciou sprejom lyofilizovaných granúl oxidu kremičitého.

Vľavo: REM-obrázky sprejových granúl zmrazenia oxidu kremičitého pred ultrazvukovou deaglomeráciou
Vpravo: TEM obrázky ultrazvukovo rozptýlených fragmentov oxidu kremičitého
Štúdia a obrázky: Pohl a Schubert, 2004)

Vysokovýkonné ultrazvukové rozptyľovače pre vysoko kvalitné kremičité formulácie

Hielscher Ultrasonics je nemecký rodinný podnik špecializujúci sa na vývoj, výrobu a dodávku vysokovýkonných ultrazvukových homogenizátorov na ošetrenie kvapalín, tuhých suspenzií a pást. Hielscher ultrazvukové homogenizers spoľahlivo spracovávať kremičité kamene a iné nano-suspenzie s cieľom získať akúkoľvek požadovanú špecifikáciu. Dokonca aj formulácie produktov, ktoré sú vysoko citlivé, abrazívne alebo vysoko viskózne, môžu byť účinne rozptýlené a deaglomerácia pomocou ultrazvukom. Naše pokročilé ultrasonicators sú veľmi všestranné a ponúkajú sofistikované dávkové a inline možnosti liečby. Spoľahlivo vysoké štandardy kvality a reprodukovateľné výsledky sú kľúčovými vlastnosťami disperzie ultrazvukového kremíka.
Hielscher najmodernejšie priemyselné ultrasonicators majú inteligentné a užívateľsky prívetivé menu, programovateľné nastavenia, automatické protokolovanie údajov na integrovanej SD karte, diaľkové ovládanie prehliadača a vysokú robustnosť.
Amplitúda je najvplyvnejším parametrom, pokiaľ ide o ultrazvukové spracovanie. Amplitúda sa vzťahuje na maximálny posun alebo pohyb ultrazvukovej vlny medzi vrcholmi. Pre ultrazvukovú disperziu, deaglomeráciu a mokré mletie často vysoké amplitúdy sú potrebné na použitie dostatočnej energie na zníženie veľkosti častíc. Hielscher priemyselné ultrazvukové procesory môžu dodávať výnimočne vysoké amplitúdy. Amplitúdy až do 200μm môžu byť ľahko nepretržite prevádzkované v prevádzke 24/7. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii prispôsobené ultrazvukové sonotródy.
Od malej a strednej veľkosti R&D a pilot ultrasonicators do priemyselných systémov pre komerčnú výrobu kremíka v kontinuálnom režime, Hielscher Ultrasonics má ten správny ultrazvukový procesor na pokrytie vašich požiadaviek na vynikajúce spracovanie kremíka.

Dizajn, výroba a poradenstvo – Kvalita vyrobená v Nemecku

Hielscher ultrasonicators sú známe svojimi najvyššími štandardmi kvality a dizajnu. Robustnosť a jednoduchá obsluha umožňujú hladkú integráciu našich ultrazvukových prístrojov do priemyselných zariadení. Drsné podmienky a náročné prostredia ľahko zvládajú ultrazvukové prístroje Hielscher.

Hielscher Ultrasonics je spoločnosť certifikovaná podľa ISO a kladie osobitný dôraz na vysoko výkonné ultrazvukové prístroje s najmodernejšou technológiou a užívateľskou prívetivosťou. Samozrejme, Hielscher ultrasonicators sú v súlade s CE a spĺňajú požiadavky UL, CSA a RoHs.

Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov:

Čo je oxid kremičitý (SiO2, oxid kremičitý)?

Oxid kremičitý je chemická zlúčenina zložená z kremíka a kyslíka s chemickým vzorcom SiO2 alebo oxidu kremičitého. Existuje mnoho rôznych foriem oxidu kremičitého, ako je tlmený kremeň, fumed oxid kremičitý, silikagél, a aerogély. Oxid kremičitý existuje ako zlúčenina niekoľkých minerálov a ako syntetický produkt. Oxid kremičitý sa najčastejšie nachádza v prírode ako kremeň a v rôznych živých organizmoch. Oxid kremičitý sa získava ťažbou a čistenie kremeňa. Tri hlavné formy amorfných oxidu kremičitého sú pyrogénny oxid kremičitý, vyzrážaný oxid kremičitý a silikagél.

Fumed oxid kremičitý / pyrogénny oxid kremičitý

Spaľovanie chloridu kremičitého (SiCl4) v vodíkovom plameni bohatom na kyslík vytvára dym – fumed oxidu kremičitého. Alternatívne, odparovanie kremenného piesku v elektrickom oblúku 3000 °C, produkuje aj dymový oxid kremičitý. V oboch procesoch výsledné mikroskopické kvapôčky amorfnej kremičitej poistky na rozvetvené, reťazové, trojrozmerné sekundárne častice. Tieto sekundárne častice potom aglomerát do bieleho prášku s extrémne nízkou objemovou hustotou a veľmi vysokou plochou povrchu. Primárna veľkosť častíc neporézneho fumed oxidu kremičitého je medzi 5 a 50 nm. Fumed oxid kremičitý má veľmi silný zhrubnutia účinok. Preto sa fumed oxid kremičitý používa ako výplň v silikónovom elastomére a úprave viskozity vo náteroch, náteroch, lepidlách, tlačiarenských atramentoch alebo nenasýtených polyesterových živiciach. Fumed Oxid kremičitý môže byť ošetrený tak, aby bol hydrofóbny alebo hydrofilný buď pre organické kvapaliny alebo vodné aplikácie. Hydrofóbny oxid kremičitý je účinná zložka defoameru (protipeniace činidlo).
Kliknite tu, ak si chcete prečítať o ultrazvukové odplynenie a odmrazovanie.
Fumed Oxid kremičitý ČÍSLO CAS 112945-52-5

Kremičitý dym / Microsilica

Kremičitý dym je ultra jemný, nano-veľkosť prášku tiež známy ako mikro-oxid kremičitý. Kremičitý výpar sa nesmie zamieňať s fumed oxidom kremičitým. Výrobný proces, morfológia častíc a oblasti aplikácie kremičitého dymu sa líšia od tých, ktoré sú z fumed oxidu kremičitého. Kremičitý dym je amorfná, nekryštalická polymorfná forma SiO2. Kremičitý dym sa skladá z sférických častíc s priemerným priemerom častíc 150 nm. Najvýznamnejšie použitie kremičitého dymu je ako pozzolanic materiál pre vysokovýkonný betón. Pridáva sa do portlandského cementového betónu na zlepšenie vlastností betónu, ako je pevnosť v tlakovej sile, pevnosť väzby a odolnosť proti oderu. Okrem toho kremičitý výpar znižuje priepustnosť betónu na chloridové ióny. To chráni výstužné ocele betónu pred koróziou.
Ak sa chcete dozvedieť viac o ultrazvukové miešanie cementu a oxidu kremičitého dymu, kliknite prosím tu!
Silikátový dym ČÍSLO CAS: 69012-64-2, Silikátový dym EINECS číslo: 273-761-1

Vyzrážaný oxid kremičitý

Vyzrážaný oxid kremičitý je biela prášková syntetická amorfná forma SiO2. Vyzrážaný oxid kremičitý sa používa ako výplň, zmäkčovadlo alebo zlepšenie výkonu v plastoch alebo gume, napr. Iné použitie patrí čistenie, zahusťovanie alebo leštenie činidlo v zubných pastách.
Ak sa chcete dozvedieť viac o ultrazvukové miešanie vo výrobe zubnej pasty, kliknite prosím tu!
Primárne častice fumed oxidu kremičitého majú priemer medzi 5 a 100 nm, zatiaľ čo veľkosť aglomerátu je až 40 μm s priemernou veľkosťou pórov väčšia ako 30 nm. Podobne ako pyrogénny oxid kremičitý, aj vyzrážaný oxid kremičitý v podstate nie je mikroporózny.
Fumed oxid kremičitý sa vyrába zrážaní z roztoku obsahujúceho silikátové soli. Po reakcii neutrálneho roztoku silikátu s minerálnou kyselinou sa súčasne do vody pridajú roztoky kyseliny sírovej a kremičitanu sodného, ako je ultrazvukový miešanie. Oxid kremičitý sa zráža v kyslých podmienkach. Okrem faktorov, ako je trvanie zrážok, rýchlosť pridávania reaktantov, teplota a koncentrácia a pH, metóda a intenzita nepokoja môžu meniť vlastnosti oxidu kremičitého. Sonomechanická agitácia v ultrazvukovej reaktorovej komore je účinná metóda na vytvorenie konzistentnej a jednotnej veľkosti častíc. Ultrazvukový nepokoj pri zvýšených teplotách sa vyhýba tvorbe gélového štádia.
Pre viac informácií o ultrazvukom asistovanej zrážky nanomateriálov, ako je vyzrážaný oxid kremičitý, kliknite prosím tu!
Vyzrážaný oxid kremičitý ČÍSLO CAS: 7631-86-9

Koloidný oxid kremičitý / oxid kremičitý koloidný

Koloidný oxid kremičitý je suspenzia jemných neporéznych, amorfných, väčšinou sférických častíc oxidu kremičitého v kvapalnej fáze.
Najbežnejšie použitie oxidov kremičitých koloidov sú ako odvodňovací prostriedok pri papierovaní, abrazívne na leštenie kremíkových doštičiek, katalyzátor v chemických procesoch, absorbent vlhkosti, prísada do oderu odporových náterov, alebo povrchovo aktívna látka na flokuláciu, zrážanie, rozptyľovanie alebo stabilizáciu.
Ak sa chcete dozvedieť viac o koloidný oxid kremičitý v oderu odpor polymérne nátery, kliknite prosím tu!

Výroba koloidného oxidu kremičitého je viacstupňový proces. Čiastočná neutralizácia alkalických-silikátového roztoku vedie k tvorbe jadla oxidu kremičitého. Podjednotky koloidných častíc oxidu kremičitého sú zvyčajne v rozmedzí od 1 do 5 nm. V závislosti od podmienok polymerizácie môžu byť tieto podjednotky spojené. Znížením pH pod 7 alebo pridaním soli majú jednotky tendenciu spájať sa v reťazcoch, ktoré sa často nazývajú silikagély. Inak, podjednotky zostávajú oddelené a rastú postupne. Výsledné produkty sa často nazývajú oxid kremičitý slnovrat alebo vyzrážaný oxid kremičitý. Koloidná suspenzia oxidu kremičitého sa stabilizuje nastavením pH a potom sa koncentruje, napr.
Ak sa chcete dozvedieť viac o sonomechanických účinkoch v sol-gélových procesoch, kliknite sem!

Silikátové zdravotné riziko

Suchý alebo vzduchom prenášaný kryštalický oxid kremičitý je ľudský karcinogén pľúc, ktorý môže spôsobiť závažné ochorenie pľúc, rakovinu pľúc alebo systémové autoimunitné ochorenia. Keď sa oxid kremičitý vdychuje a vstupuje do pľúc, spôsobuje tvorbu zjazveného tkaniva a znižuje schopnosť pľúc prijímať kyslík (Silicosis). Zmáčanie a disperzia SiO2 do kvapalnej fázy, napr. Preto je riziko tekutého lieku, ktorý obsahuje SiO2 spôsobiť silikóza je veľmi nízka. Pri spracovávaní oxidu kremičitého vo forme suchého prášku používajte vhodné osobné ochranné prostriedky!

literatúra