Voščene emulzije z močnim ultrazvokom
Ko se vosek razprši kot nano kapljice z zelo homogeno porazdelitvijo, dobimo stabilne emulzije voska. Ultrazvočni homogenizatorji ustvarjajo visoke strižne sile in so zanesljivi in robustni sistemi za proizvodnjo stabilnih nano-emulzij voska. Hielscher Ultrasonics visoko strižni homogenizatorji zagotavljajo vrhunske emulzije za različne industrije.
Ultrazvočne emulzije voska
Ultrazvočno ustvarjene visoke strižne sile zagotavljajo potrebno energijo za proizvodnjo nano-velikih emulzij voska, npr. stabilnih nanoemulzij parafinskega voska.
Submikronske in nano emulzije in disperzije se lahko oblikujejo s kombinacijo različnih voskov, da se dobi vrhunski izdelek z zelo visokimi funkcionalnostmi (npr. mazanje, vodoodpornost, odpornost proti praskam itd.).
Visoke strižne sile ultrazvočnih homogenizatorjev omogočajo proizvodnjo stabilnih, pripravljenih za uporabo formulacij voska z delci v ravnovesju. Ultrazvočna emulgacija ima za posledico nano-velike delce in enakomerno porazdelitev.
Industrijski ultrazvočni pretočni sistem za proizvodnjo voskastih emulzij.
- zelo majhne velikosti kapljic z manj kot 100nm
- stabilne emulzije
- podaljšan rok uporabnosti (mehanska stabilnost)
- večja učinkovitost
- natančen nadzor procesa
Ultrazvočna nanoemulzija parafinskega voska
Kako pripraviti stabilno emulzijo parafinskega voska
Emulzija voska nano velikosti je formulirana iz staljenega parafinskega voska (kot oljna faza), destilirane vode in anionskega SDS kot površinsko aktivne snovi. Da bi nastala groba predmešanica, se vosek, voda in površinsko aktivna snov homogenizirajo z magnetnim mešalnikom pri 1000 vrtljajih na minuto. Zato se površinsko aktivna snov (koncentracija 10 mg/ml emulzije) in voda zmešata v čaši in segrejemo do približno 65–70 °C. Nato se parafinski vosek doda po kapljicah, tako da se pod magnetnim mešanjem zadrži volumski delež 0,2 oljne faze.
Po popolnem dodajanju parafinskega voska se grobo premešana emulzija sonikiran z ultrazvočnim homogenizatorjem UIP1000hdT (1000W, 20kHz) za približno 15 min. Ultrazvočni postopek emulgiranja ima za posledico nano voskemulzijo z zelo visoko stabilnostjo.
Preberite več o emulziji parafinskega voska z uporabo ultrazvočne obdelave!
Ultrazvočne nanoemulzije, pripravljene s Hielscher UP400St
površinsko aktivne snovi
Voščene emulzije se lahko stabilizirajo s steričnim mehanizmom (z uporabo neionskih emulgatorjev) ali z elektrostatičnim mehanizmom (z uporabo ionskih emulgatorjev, najpogosteje anionskih). Kombinacija anionskih in neionskih emulgatorjev zagotavlja emulziji optimalno stabilnost, saj so delci voska zaščiteni z obema stabilizacijskima mehanizmoma. To se imenuje elektrosterični stabilizacijski mehanizem.
Za emulgiranje voskov se lahko uporabljajo različni emulgatorji ali površinsko aktivne snovi, ki so lahko anionske, kationske ali neionske. Najpogosteje uporabljene površinsko aktivne snovi so etoksilati maščobnih alkoholov kot neionske površinsko aktivne snovi, saj nudijo izjemno stabilnost proti trdi vodi, pH-šokom in elektrolitom. Za druge specifične lastnosti materiala se uporabljajo različne druge, npr. anionske površinsko aktivne snovi za boljšo hidrofobnost ali kationske površinsko aktivne snovi za boljši oprijem.
Opomba: Manjše kot so kapljice, več površinsko aktivne snovi je potrebno za pokrivanje površine kapljic, saj je razmerje V / S kroglic naslednje: S / V = 3 / R. Za vsako povečanje dolžine ali polmera, x*l ali x*r, je povečanje površine x na kvadrat (x2), povečanje prostornine x pa je narezano na kocko (x3).
Formuliranje z voskastimi emulzijami in disperzijami
Ultrazvočni homogenizatorji se ne uporabljajo samo za tvorbo voskastih emulzij / disperzij – Uporabljajo se za obdelavo emulzij voska v nadaljnjih korakih, da se emulzija vključi kot dodatek v končni izdelek (npr. premazi, lakiri, barve, kozmetika itd.).
Ultrazvočni homogenizatorji za stabilne emulzije voska
Hielscher Ultrasonics je svetovno priznan dobavitelj ultrazvočnih homogenizatorjev visoke moči. Naše ultrazvočne aparate lahko najdemo po vsem svetu kot zanesljive in robustne “delovni konji” v kemični, farmacevtski, kozmetični in živilski industriji. Hielscher industrijski ultrazvočni aparati so sposobni zagotavljati neprekinjeno zelo visoke amplitude do 200 μm (in višje na zahtevo), da ustvarijo intenzivno kavitacijo in visoko striženje. Posledično nastanejo ultra fine nano emulzije in disperzije z zelo ozko porazdelitvijo delcev. Naši ultrazvočni sistemi z visoko močjo vam pomagajo doseči vrhunsko kakovost vaših formulacij voska.
Robustnost Hielscher sonicatorjev omogoča 24/7 delovanje pri težkih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.
Sondni zvočnik UP400St za pripravo stabilnih emulzij voska.
| Obseg serije | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml / min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 00,2 do 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15 l/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 do 100 l/min | UIP16000hdT |
| n.a. | Večji | Grozd UIP16000hdT |
Kontaktirajte nas! / Vprašajte nas!
Zmogljiv 1,5kW ultrazvočni homogenizator UIP15000hdT s pretočno celico za inline emulgiranje.
Literatura / Reference
- Salla Puupponen, Ari Seppälä, Olli Vartia, Kari Saari, Tapio Ala-Nissilä (2015): Preparation of paraffin and fatty acid phase changing nanoemulsions for heat transfer. Thermochimica Acta, Volume 601, 2015. 33-38.
- Behrend, O.; Ax, K.; Schubert, H. (2000): Influence of continuous phase viscosity on emulsification by ultrasound. Ultrason Sonochem. 7(2), 2000. 77-85.
- Hosseini S.; Tarzi B. G.; Gharachorloo M.; Ghavami M.; Bakhoda H. (2015): Optimization on the Stability of Linseed Oil-in-Water Nanoemulsions Generated by Ultrasonic Emulsification Using Response Surface Methodology (RSM). Orient J Chem 31(2), 2015.
Dejstva, ki jih je vredno vedeti
Kaj je vosek? Za kaj se uporabljajo voski?
Voski so opredeljeni kot raznolik razred organskih spojin, ki so hidrofobne, temprane trdne snovi pri temperaturah okolja. Voski so sestavljeni iz različnih sestavin, vključno z ogljikovodiki (normalni ali razvejani alkani in alkeni), ketoni, diketoni, primarni in sekundarni alkoholi, aldehidi, esterski estri, alkanojske kisline, terpeni (skvalen) in monoestri (estri voska). Kemična sestava voskov je zapletena in se razlikuje, vendar na splošno voski vsebujejo relativno visok delež alkanov, ogljikovodiki pa imajo dolge ali zelo dolge ogljikove verige (od 12 do približno 38 ogljikovih atomov). So trdni v velikem temperaturnem območju (točka fuzije med 60 °C in 100 °C). Ko se stopijo, se spremenijo v tekočino z nizko viskoznostjo.
Za njih je značilna njihova netopnost v vodi, vendar topnost v organskih, nepolarnih topilih. Voske lahko ločimo v naravnih (rastlinskih, živalskih), polsintetičnih in sintetičnih voskih.
Za komercialno proizvodnjo voskov je glavni vir surova nafta.
Dve najpomembnejši vrsti naftnega voska sta parafinski in mikrokristalni voski:
Parafinski voski večinoma ima belo, brez vonja, okusa, voskasto trdno konsistenco, s tipičnim tališčem med 46 ° C in 68 ° C (115 ° F in 154 ° F) in gostoto približno 900 kg / m3. Ima makrokristalno strukturo in je netopen v vodi, vendar topen v etru, benzenu in nekaterih estrih. Parafinski voski so pridobljeni iz surove nafte in vsebujejo med 20 in 40 ogljikovih atomov.
Mikrokristalni vosek, znan tudi kot vazelin, se uporablja za različne aplikacije zaradi svojega vonja, barve, vsebnosti olja, konsistence in lastnosti vezave olja.
α-olefinski voski so bodisi sintetično pridobljeni iz etilena s Fischer-Tropschovo sintezo z Ziegler-Natta katalizatorjem ali z oligomerizacijo etilena. Alfa-olefinski voski se najpogosteje uporabljajo v dodatkih za mazalno olje, PVC mazivih, svečah, kemikalijah za vrtanje olja in kozmetiki.
Polietilenski vosek (PE-WAX) je polietilen z ultra nizko molekulsko maso (ULMWPE), ki je sestavljen iz verig etilenskih monomerov. polipropilenski vosek (PP-WAX) je sintetična kristalna nizkomolekularna smola.
Olietilenski in polipropilenski voski so homopolimeri in se uporabljajo predvsem za formulacijo barvil za plastiko.
Kopolimerni voski kot so derivati etilen vinil acetata (EVA) in etilen akrilne kisline (EAA), so široko razširjeni v formulacijah premazov, npr. kovinskih osnovnih premazov.
Voski in dodatki za voske se pogosto uporabljajo za mazanje / zdrs, reologijo, odpornost proti obrabi, preprečevanje blokiranja / pregrado, poliranje ali matiranje, odpornost proti oksidaciji in / ali vodoodbojnost.
Voski so pogosto uporabljena sestavina v številnih industrijah, na primer pri proizvodnji kemikalij (npr. finih & specialna kemija), premazi, barve & črnila, dodatki & modifikatorji, lepila, plastika & PVC, pnevmatike & gume, gradbeništvo & zgradbe, termostatske krmilne naprave, embalaža, hrana in kozmetika.
Naravni voski:
- Živalski voski: čebelji vosek, lanolin, loj, šelak, spermaceti
- Rastlinski voski: karnauba, kandelila, soja, ricinus, riževi otrobi, borovnica, jojoba itd.
Mineralni voski:
- Fosilni voski: Ceresin, Montan, Ozocerite, šotni vosek
- Naftni voski: parafin, mikrokristalni voski, npr. vazelin
Sintetizirani voski:
Sintetični voski: etilenski polimeri, npr. polietilen & poliolni etri-estri; poliolefinski voski; amidni voski maščobnih kislin; klorirani naftaleni; tip ogljikovodika, npr. Fischer-Tropsch.
Kaj je emulzija voska?
Voščena emulzija / disperzija voska je stabilna mešanica enega ali več voskov v vodi. Ker se voski in vodne tekočine običajno ne mešajo, so za nastanek stabilne emulzije voska potrebne površinsko aktivne snovi in prefinjen postopek mešanja, npr. ultrazvok. Pravilno je treba emulzijo voska imenovati disperzija voska, saj so voski trdni pri sobni temperaturi. Ker pa so voščene emulzije / disperzije pripravljene s staljenimi voski, so izrazi “emulgiranje” in “voščena emulzija” se najpogosteje uporabljajo za vodne formulacije voska, medtem ko izraz “disperzija voska” Večinoma opisuje formulacijo voska na osnovi topil.
Kaj je emulzija
Emulzija je tekočina v tekoči disperziji dveh ali več tekočin, ki se ne mešajo.
Emulzija se lahko pojavi v različnih vrstah: w/o, o/w, w/o/w, o/w/o
Vrsta emulzije (brez ali z / m) se lahko preveri s preskusom redčenja. Emulzijo lahko razredčimo samo z neprekinjeno / zunanjo fazo. Druga metoda za identifikacijo vrste emulzije je testiranje prevodnosti. Ionske emulzije ne prevodijo, medtem ko emulzije o / w vodijo električni tok.
Za uporabo CoCl2 preskus filtrirnega papirja, filtrirni papir je impregniran s CoCl2 in posušena (modra barva). Barva CoCl2 Filtrirni papir se spremeni v rožnato, ko dodamo emulzijo O/W.
Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljive ultrazvočne homogenizatorje iz laboratorij k industrijska velikost.