Ultrazvučno disperziju Siliciju (SiO2)

Silica, poznata i kao SiO2, nano-silika ili mikro-silika se koristi u pasti za zube, cementu, sintetičkoj gumi, polimeru visokih performansi ili u prehrambenim proizvodima kao tizer, adsorbent, anti-caking agens ili nosač za mirise i ukuse. U nastavku ćete saznati više o upotrebama nanosilike i mikrosilike i o tome kako sonomehanički efekti ultrazvuka mogu da poboljšaju efikasnost procesa i konačne performanse proizvoda tako što ćete napraviti bolje silikaste vešanja ili poboljšati sintezu silika nanočestica.

Silica Dispersion / Silica Suspenzija / Nano Silica (SiO2)

Silica je dostupna u širokom spektru hidrofilnih i hidrofobnih oblika i ima izuzetno finu veličinu čestica od nekoliko mikrometara do nekih nanometara. Obično silika nije dobro raspršena posle moжi. Takođe dodaje dosta mikrobublova u formulaciju proizvoda. Ultrazvuk je efikasna procesna tehnologija za rasterivanje mikro-silike i nano-silike i uklanjanje rastvorenog gasa i mikro-mehurića iz formulacije.

Za mnoge primene nano veličine ili mikro veličine silika, veoma je važna dobra i ujednačena disperzija. Često je potrebno mono-raspršiti silijsko vešanje, npr. Posebno za upotrebu u mastilima ili premazima i polimerima za poboljšanje otpornosti na grebanje, silika čestice moraju biti dovoljno male da ne ometaju vidljivu svetlost kako bi se izbegla izmaglica i održala prozirnost. Za većinu premaza silika čestica potrebno je da budu manje od 40nm da bi se ispunio ovaj uslov. Za ostale aplikacije, aglomeracija čestica silika ometa svaku pojedinačnu česticu silike za interakciju sa okolnim medijima.
Ultrazvučni homogenizatori su efikasniji u raspršivanju sikije od drugih metoda mešanja visoke makaze, kao što su rotacioni mikseri ili tenkovski agitatori. Slika ispod prikazuje tipičan rezultat ultrazvučnog raspršivanja isparenih siklika u vodi.

Ultrazvučno raspršivanje isparenog Silice u vodi

Prerada efikasnosti u smanjenju veličine Silicike

Ultrazvučno raspršivanje nano-silike je superiornije od drugih metoda mešanja visokih šeara, kao što je IKA Ultra-Turrax. Ultrazvuk proizvodi ogibljenje manje veličine čestica silika i ultrazvuk je energetski efikasnija tehnologija. Pohl i Šubert su uporedili smanjenje veličine čestica Aerosila 90 (2%wt) u vodi koristeći Ultra-Turaks (rotor-stator-system) sa hielscher UIP1000hd (1kW ultrazvučni uređaj). Grafika ispod prikazuje superiorne rezultate ultrazvučnog procesa. Kao rezultat studije Pohl je zaključio: "U stalnoj specifičnoj energiji EV ultrazvuk je efikasniji od rotorno-stator-sistema". Energetska efikasnost i ujednačenost veličine čestica silika od najvećeg su značaja u proizvodnim procesima, gde su proizvodni troškovi, kapacitet procesa i materija kvaliteta proizvoda.

Ultrazvuk protiv ultra-turaksa za Silica Dispersion

Slike ispod pokazuju rezultate do kojih je Pohl došao tako što je sonikatiranjem silika spreja zamrzao granule. (Kliknite na slike da biste uvećali!)

(levo: pre sonziranost, desno: posle sonziranost)

Šta je Silica (SiO2, Silikon dioksid)?

Silica je hemijsko jedinjenje sastavljeno od silikona i kiseonika sa hemijskom formulom SiO2, ili silikon dioksidom. Postoji mnogo različitih oblika silike, kao što su spojeni kvarc, ispareni silika, silikasti gel i aerogelovi. Silika postoji kao jedinjenje nekoliko minerala i kao sintetički proizvod. Silika se najčešće nalazi u prirodi kao kvarc i u raznim živim organizmima. Silikon dioksid se dobija rudarenjem i prečišćavanje kvarca. Tri glavna oblika amorfne silike su pirogena silika, prenagljena silika i silikasti gel.

Ispareni Silica / Pirogeni Silica

Sagorevanje silikonskog tetrahlorida (SiCl4) u plamenu vodonika bogatom kiseonikom proizvodi dim SiO2 – ispario siliku. Alternativno, isparavanje kvarcnog peska u električnom luku od 3000 °C, takođe proizvodi isparenu silicu. U oba procesa, dobijene mikroskopske kapljice amorfnog stapanja silike u razgranate, lančane, trodimenzionalne sekundarne čestice. Ove sekundarne čestice se zatim aglomerišu u beli prah sa izuzetno niskom masovnom gustinom i veoma visokom površinom. Primarna veličina čestica ne-poroznog isparenog silika je između 5 i 50 nm. Ispareni silika ima veoma jak efekat zadebljanja. Otuda se ispareni silika koristi kao filer u silikonskom elastomeru i viskoznosti u bojama, premazima, adhezivima, mastilima za štampanje ili nezasićenim poliesterskim smolama. Ispareni Silica se može lečiti tako da bude hidrofobična ili hidrofilna za organsku tečnost ili za akustičnu primenu. Hidrofobična silika je efikasna defoamerna komponenta (anti-penasti agens).
Kliknite ovde da biste pročitali o ultrazvučnim degusima i defagatima.
Fumed Silica CAS broj 112945-52-5

Silica Fume / Microsilica

Silika isparenja su ultra fini prah nano veličine poznat i kao mikro-silika. Silika isparenja ne treba pomešati sa isparenim silikama. Proces proizvodnje, morfologija čestica i polja primene silikaste isparenja razlikuju se od onih isparenih silika. Silika isparenja su amorfni, ne-kristalni, polimorfni oblik SiO2. Silika isparenja se sastoje od sfernih čestica sa prosečnim prečnikom čestica od 150 nm. Najistaknutija primena isparenja silika je kao pozolanski materijal za beton visokih performansi. Dodaje se Portlandu cementni beton kako bi se poboljšala betonska svojstva, kao što su kompresivna snaga, snaga veza i otpornost na ogrebotine. Osim toga, silikasti isparenja smanjuju prožetost betona na jone hlorida. Ovo štiti ojačavajući čelik betona od korozije.
Da biste saznali više o ultrazvučnoj mešavini cementa i isparenja silika, kliknite ovde!
Silica Fume CAS broj: 69012-64-2, Silica Fume EINECS broj: 273-761-1

Prenagljena Silika

Prenagljena silika je beli praškasti sintetički amorfni oblik SiO2. Prenagljena silika se koristi kao filer, omekšivač ili poboljšanje performansi u plastici ili gumama, npr. Druge upotrebe uključuju čišćenje, zadebljanje ili poliranje agensa u pastama za zube.
Da biste saznali više o ultrazvučnom mešanju u proizvodnji paste za zube, kliknite ovde!
Primarne čestice isparenih silika imaju prečnik između 5 i 100 nm, dok je aglomerirana veličina do 40 μm sa prosečnom veličinom pore veća od 30 nm. Kao i pirogena silika, nagaрena silika u suљtini nije mikroporozna.
Ispareni Silica se proizvodi padavinama iz rastvora koji sadrži silisate soli. Nakon reakcije neutralnog rastvora silikata sa mineralnom kiselinom, sumpornom kiselinom i natrijum siliиnim rastvorima dodaje se istovremeno sa agitacijom, kao љto je ultrazvuиna agitacija, u vodu. Silika se prenaglila u kiselim uslovima. Pored faktora, kao što su trajanje padavina, dodatna stopa reaktivnosti, temperatura i koncentracija, i pH, metoda i intenzitet agitacije mogu da variraju svojstva silike. Sonomehanička agitacija u ultrazvučnom reaktoru je efikasan metod za proizvodnju dosledne i ujednačene veličine čestica. Ultrazvučna agitacija na povišenim temperaturama izbegava formiranje gel faze.
Za više informacija o ultrasonično potpomognutim padavinama nanomaterijala, kao što je prenagljena silika, kliknite ovde!
Prenagljeni Silica CAS broj: 7631-86-9

Colloidal Silica / Silica Colloid

Koloidna silika je suspenzija finih neporpornih, amorfnih, uglavnom sfernih čestica silika u tečnoj fazi.
Najčešće upotrebe silicijumskih koloida su kao pomoć za odvodnjavanje u papiru, abrazivna za silikonsko glancanje, katalizator u hemijskim procesima, apsorbovanje vlage, dodatak ogrebotinama otpornih premaza ili surfant za flokulaciju, koagulaciju, raspršivanje ili stabilizaciju.
Da biste saznali više o koloidnim silikama u ogrebotinama otpornih polimernih presvlaka, kliknite ovde!

Proizvodnja koloidne silike je višestečejan proces. Delimična neutralizacija alkalno-silikatno rešenje dovodi do formiranja silika jezgra. Pokorne čestice koloidne silike obično su u rasponu između 1 i 5 nm. U zavisnosti od uslova polimerizacije, ove podmornice mogu da se spoje. Smanjenjem pH ispod 7 ili dodavanjem soli jedinice imaju tendenciju da se stapaju u lancima, koji se često nazivaju silikasti gelovi. U međuvremenu, subuniti ostaju razdvojeni i rastu postepeno. Dobijeni proizvodi se često nazivaju silika sols ili prenagljena silika. Koloidno siliko ogibljenje se stabilizuje pH prilagođavanjem, a zatim se koncentriše, npr.
Da biste saznali više o sonomehaničkim efektima u procesima sol-gela, kliknite ovde!

Zdravstveni rizik u Siklici

Suvi ili vazdušno prenosivi kristalni silikon dioksid je ljudski karcinom pluća koji može da izazove ozbiljnu bolest pluća, rak pluća ili sistemske autoimune bolesti. Kada se silika prašina udahne i uđe u pluća to izaziva nastanak ožiljnog tkiva i smanjuje sposobnost pluća da unose kiseonik (Silikozu). Mokljanje i raspršivanje SiO2 u tečnu fazu, npr. ultrazvuk homogenizacije eliminiše rizik od udisanja. Zbog toga je rizik od tečnog proizvoda koji sadrži SiO2 da izazove Silikozu veoma nizak. Molimo vas da koristite odgovarajuću opremu za ličnu zaštitu kada rukujete silkom u suvom obliku pudera!

Литература