Silicijev dioksid, znan tudi kot SiO2, nano-silicijev ali mikro-silicijev dioksid se uporablja v zobni pasti, cementu, sintetični gumi, visokozmognjenem polimeru ali v živilskih izdelkih kot zgoščevalnik, adsorbent, sredstvo proti torti, ali nosilec za dišave in okuse. V nadaljevanju boste izvedeli več o uporabi nanosilice in mikrosilike ter o tem, kako lahko sonomehanski učinki ultrazvočne naprave izboljšajo učinkovitost procesa in končno učinkovitost izdelka z boljšimi suspenzijami silicijevega dioksida in olajšajo sintezo silicijevih nanodelcev.

Prednosti ultrazvočne disperzije Nano Silica (SiO2)

Silika je na voljo v široki paleti hidrofilnih in hidrofobnih oblik in ima izjemno fino velikost delcev nekaj mikrometrov navzdol do nekaterih nanometrov. Silicijev silicijev dioksid se po vlažitvi običajno ne razprši dobro. Formulaciji izdelka dodaja tudi veliko mikrobov. Ultrasonication je učinkovita procesna tehnologija za razpršanje mikro-silicijevega in nano-silicijevega dioksida ter odstranjevanje raztopljenega plina in mikro-mehurčkov iz formulacije.

Ultrazvočna disperzija je tehnika, ki uporablja visoko intenzivnost, nizko frekvenčne ultrazvočne valove za razprševanje in deaglomerat delcev v tekočem mediju. Ko gre za disperzijo silicijevega in nano-silicijevega dioksida, ultrazvočna disperzija ponuja več prednosti:
 

Pomen velikosti delcev silicijevega dioksida

Za številne aplikacije nano-velikosti ali silikata mikro velikosti je zelo pomembna dobra in enotna disperzija. Pogosto je potrebna suspenzija silicijevega silicijevega silicijevega monodiperzija, npr. za merjenje velikosti delcev. Zlasti za uporabo v tinkih ali premazih in polimerih za izboljšanje odpornosti na praske, morajo biti silicijevi delci dovolj majhni, da ne ovirajo vidne svetlobe, da se prepreči meglica in ohrani preglednost. Za večino premaz silika delcev morajo biti manjši od 40nm za izpolnjevanje te zahteve. Pri drugih aplikacijah aglomeracija silicijevih delcev ovira interakcijo s posameznimi silicijevimi delci z okoliškim medijem.
Ultrazvočni homogenizatorji so učinkovitejši pri razpršilnem siliciju kot pri drugih visoko striženih metodah mešanja, kot so rotacijski mešalniki ali agitatorji rezervoarja. Na spodnji sliki je prikazan tipičen rezultat ultrazvočnega razpršenja fumed silicijevega silikata v vodi.

Ultrazvočna disperzija Fumed Silica v vodi

Obdelava Učinkovitost v Silica Size Reduction

Ultrazvočna disperzija nano-silika je boljša od drugih visoko striženih načinov mešanja, kot je IKA Ultra-Turrax. Ultrazvočna proizvaja suspenzije manjše velikosti silicijevih delcev in ultrasonication je energetsko učinkovitejša tehnologija. Pohl in Schubert sta primerjala zmanjšanje velikosti delcev aerosil 90 (2%wt) v vodi z ultra-turraxom (rotor-stator-system) s sistemom Hielscher UIP1000hd (ultrazvočna naprava 1kW). V spodnji grafiki so prikazani boljši rezultati ultrazvočnega procesa. Pohl je zaključil, da je pri stalni specifični energiji EV ultrazvok učinkovitejši od rotor-stator-sistema. Energijska učinkovitost in enotnost velikosti silicijevih delcev sta izredno pomembna v proizvodnih procesih, kjer so proizvodni stroški, zmogljivost procesov in kakovost izdelkov.

Ultrazvočni vs. Ultra-turrax za silicijev disperzijo

Na spodnjih slikah so prikazani rezultati, ki jih je Pohl dobil s sonicanje spray zamrznjenega silicijevega zrnca.

Levo: REM-slike razpršila zamrznejo zrnca silicijevega dioksida pred ultrazvočno deaglomeracijo
Desno: TEM-slike ultrazvočno razpršenih silicijevih fragmentov
Študija in slike: Pohl in Schubert, 2004)

Ultrazvočni razpršilci visoke zmogljivosti za visokokakovostne silicijeve formulacije

Hielscher Ultrasonics je nemško družinsko podjetje, specializirano za razvoj, proizvodnjo in dobavo visoko zmogičnih ultrazvočnih homogenizatorjev za zdravljenje tekočin, trdnih vzmetenja in past. Hielscher ultrazvočni homogenizatorji zanesljivo obdelujejo silicijeva blata in druge nano-supenzije, da bi dobili želeno specifikacijo. Tudi formulacije izdelkov, ki so zelo občutljivi, abrazivni, ali zelo viskozen, se lahko učinkovito razpršijo in razčlenitev z ultrasonication. Naši napredni ultrasonicatorji so izjemno vsestranski in ponujajo prefinjeno se serije in inline možnosti zdravljenja. Zanesljivo visoko kakovostni standardi in pomnoževalni rezultati so ključne značilnosti ultrazvočne silicijevega disperzije.
Hielscher najmotejnejši industrijski ultrazvočniki imajo pameten in uporabniku prijazen meni, programiranje nastavitev, avtomatsko protokoliranje podatkov na integrirani SD kartici, daljinski upravljalnik brskalnika in visoko robustnost.
Amplitude je najbolj vpliven parameter, ko gre za ultrazvočno obdelavo. Amplituda se nanaša na maksimalno premikanje ali gibanje od vrha do vrha ultrazvočnega vala. Za ultrazvočno disperzijo, deaglomeracijo in vlažitev mletje pogosto visoke amplitude so potrebne za uporabo zadostne energije za zmanjšanje velikosti delcev. Hielscher industrijski ultrazvočni procesorji lahko dostavijo izjemno visoke amplitude. Amplitude do 200μm je mogoče brez težav neprekinjeno izvajati v 24/7 operaciji. Za še višje amplitude so na voljo prilagojeni ultrazvočni sonotrodi.
Iz majhnih in srednjih velikosti R&D in pilot ultrasonicators industrijskih sistemov za komercialno proizvodnjo silicijev v neprekinjenem načinu, Hielscher Ultrasonics ima pravi ultrazvočni procesor za pokritje vaših zahtev za vrhunsko predelavo silika.

Oblikovanje, izdelava in svetovanje – Kakovost izdelana v Nemčiji

Hielscher ultrasonicatorji so dobro znani po svojih najvišjih standardih kakovosti in oblikovanja. Robustnost in enostavno delovanje omogočata nemoteno vključitev naših ultrazvočnihtorjev v industrijske objekte. Z grobimi pogoji in zahtevnimi okolji lahko ravnajo Hielscher ultrasonicatorji.

Hielscher Ultrasonics je iso certificirano podjetje in dal poseben poudarek na visokozmogiji ultrasonicators, ki vključujejo najmotejšo tehnologijo in prijaznost uporabnika. Seveda, Hielscher ultrasonicators so CE skladni in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.

V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators:

Kaj je zdravilo Silica (SiO2, Silicon Dioxide)?

Silicijev dioksid je kemična spojnina, sestavljena iz silicija in kisika s kemijsko formulo SiO2 ali silicijevim dioksidom. Obstaja veliko različnih oblik silika, kot so fused quartz, fumed silicijev silicijev gel, in aerogels. Silika obstaja kot spojnina več mineralov in kot sintetični izdelek. Silicijev dioksid najpogosteje najdemo v naravi kot kremen in v različnih živih organizmih. Silicijev dioksid se pridobiva z rudarjenjem in čiščenjem četve. Tri glavne oblike amorfnega silicijevega silikata so pirogeni silicijev dioksid, oboreni silicijev in silicijev gel.

Fumed Silica / Pirogeni silicijev dioksid

Gorenje silicijevega tetraklorida (SiCl4) v vodikovem plamenu, bogatem s kisikom, proizvaja dim SiO2 – fumed silicijev dioksid. Druga možnost je, da izparevanje kremenčevega peska v električnem loku 3000 °C, proizvaja tudi fumed silicijev dioksid. V obeh procesih so posledična mikroskopska kapljica amorfne silicijevega varovalka v razvejane, verižne, tridimenzionalne sekundarne delce. Ti sekundarni delci nato aglomerirajo v bel prašek z izjemno nizko gostoto razsutega razsutega prostora in zelo visoko površino. Primarna velikost delcev neporoznega fumed silikata je med 5 in 50 nm. Fumed silicijev dioksid ima zelo močan učinek zgošcevanja. Zato se fumed silika uporablja kot polnilo v silikonski elastomer in viskoznost prilagoditev v barvah, premazi, lepila, tiskarskih tisk ali nenasičenih poliesterskih smol. Fumed Silica se lahko obdela tako, da je hidrofobna ali hidrofilna bodisi za ekološko tekočino bodisi za vodno uporabo. Hidrofobni silicijev dioksid je učinkovita komponenta defoamera (sredstvo proti peni).
Kliknite tukaj, da preberete o ultrazvočni odpih in defoaming.
Fumed Silica CAS številka 112945-52-5

Silika Fume / Microsilica

Silicijev fume je ultra fin, nano velikosti prašek znan tudi kot mikro-silicijev. Silicijevega dima ne smete zamenjevati z fumed silicijevim silicijem. Proizvodni proces, morfologija delcev in področja uporabe silicijevega dima se razlikujejo od tistih iz fumed silikata. Silicijev fume je amorfna, nekristalna, polimorfna oblika SiO2. Silicijev fume je sestavljen iz krogličnih delcev s povprečnim premerom delcev 150 nm. Najbolj vidna uporaba silicijevega fjuha je kot pozzolanski material za beton visoke zmogljivosti. Dodan je betonu iz cementa Portland za izboljšanje lastnosti betona, kot so tlačna trdnost, trdnost vezi in odpornost na odrgnine. Poleg tega, silicijev fume zmanjšuje prenočljivost betona na kloridne ione. To ščiti armacijo jekla betona pred korozijo.
Če želite izvedeti več o ultrazvočnem mešanju cementa in silicijevega fjuma, kliknite tukaj!
Silika Fume CAS številka: 69012-64-2, Silica Fume EINECS številka: 273-761-1

Padavine Silica

Obdelani silicijev dioksid je bela sintetična amorfna oblika siO2 v prahu. Oborina silicijev dioksid se uporablja kot polnilo, mehčalo ali izboljšanje učinkovitosti plastike ali gume, npr. Druge uporabe vključujejo sredstvo za čiščenje, zgostitev ali poliranje v zobnih pastah.
Če želite izvedeti več o ultrazvočnem mešanju v izdelavi zobne paste, kliknite tukaj!
Primarni delci fumed silikata imajo premer med 5 in 100 nm, medtem ko je velikost aglomerata do 40 μm s povprečno velikostjo pore večja od 30 nm. Podobno kot pirogeni silicijev silicijev dioksid v bistvu ni mikroporozen.
Fumed Silica se proizvaja s padavinami iz raztopine, ki vsebuje silikate soli. Po reakciji nevtralne silikate raztopine z mineralno kislino se žveplova kislina in raztopine natrijevega silikata dodajajo hkrati z agitacijo, kot je ultrazvočna agitacija, v vodo. Silicijev dioksid padavine v kislih pogojih. Poleg dejavnikov, kot so trajanje padavin, stopnja dodajanja reaktanti, temperatura in koncentracija, in pH, metoda in intenzivnost vznemirjanja se lahko razlikujejo lastnosti silikata. Sonomehanska agitacija v ultrazvočni reaktorski komori je učinkovita metoda za izdelavo dosledne in enotne velikosti delcev. Ultrazvočna vznemirjenost pri povišanih temperaturah se izogiba nastanek gel stadij.
Za več informacij o ultrazvočno podprtih padavinah nanomaterialov, kot so oborine silicijev dioksid, kliknite tukaj!
Padavine Silica CAS številka: 7631-86-9

Koloidni silicijev dioksid / Koloid silicijevega dioksida

Koloidni silicijev dioksid je suspenzija finih neporozno, amorfnih, večinoma sferičnih silicijevih delcev v tekoči fazi.
Najbolj pogoste uporabe koloidov silicijevih koloidov so kot odtočna pomoč pri obdelavi papirja, abrazivne za poliranje silicijevih voskov, katalizator v kemičnih procesih, absorbent vlage, dodatek premazom, odpornim proti odrgninam, ali površinsko aktivna snov za flokuliranje, koagulacijo, razprševanje ali stabilizacijo.
Če želite izvedeti več o koloidnem silicijevem siliciju v odpornih polimernih premazih, kliknite tukaj!

Izdelava koloidnega silikata je večstopenski proces. Delna nevtralizacija alkalno-silikatne raztopine vodi v nastanek silicijevih jedr. Podomenice koloidnih silicijevih delcev so običajno v razponu med 1 in 5 nm. Glede na pogoje polimerizacije se te podomne lahko združijo. Z zmanjšanjem pH pod 7 ali z dodatkom soli se enote običajno skupaj vžigajo v verigah, ki jih pogosto imenujemo silika geli. Sicer pa pododstavke ostanejo ločene in postopoma rastejo. Izdelki, ki nastanejo, se pogosto imenujejo silicijev sol ali padavinski silicijev dioksid. Koloidno suspenzija silicijevega silikata se stabilizira s pH prilagoditvijo in se nato koncentrira, npr.
Če želite izvedeti več o sonomehanskih učinkih v sol-gel procesih, kliknite tukaj!

Tveganje za zdravje silicijevega dioksida

Suhi ali zračni kristalni silikonski dioksid je humani rak pljuč, ki lahko povzroči resno pljučno bolezen, pljučni rak ali sistemske avtoimunske bolezni. Ko silicijev prah vdihne in vstopi v pljuča, povzroča nastanek brazgotine in zmanjšuje sposobnost pljuč za jemanje kisika (silikoza). Vlaženje in disperzija SiO2 v tekočo fazo, npr. z ultrazvočno homogenizacijo, odpravlja tveganje za vdihovanje. Zato je tveganje za tekoče zdravilo, ki vsebuje zdravilo SiO2, zelo majhno. Pri ročici s silicijevim silicijem v obliki suhega praška uporabite primerno osebno zaščito!

literatura