Vaxemulsioner med Power Ultrasonics
När vax dispergeras som nanodroppar med en mycket homogen fördelning erhålls en stabil vaxemulsion. Ultraljudshomogenisatorer genererar höga skjuvkrafter och är pålitliga och robusta system för att producera stabila vaxnanoemulsioner. Hielscher Ultrasonics homogenisatorer med hög skjuvning levererar överlägsna emulsioner för olika industrier.
Ultraljud vax emulsioner
Ultraljudsgenererade höga skjuvkrafter levererar den energi som krävs för att producera vaxemulsioner i nanostorlek, t.ex. stabila paraffinvaxnanoemulsioner.
Submikron- och nanoemulsioner och dispersioner kan formuleras med hjälp av en kombination av olika vaxer för att erhålla en överlägsen produkt med mycket höga funktioner (t.ex. smörjning, vattenbeständighet, reptålighet etc.).
De höga skjuvkrafterna hos ultraljudshomogenisatorer gör det möjligt att producera stabila färdiga vaxformuleringar med partiklar i jämvikt. Ultraljudsemulgeringen resulterar i partiklar i nanostorlek och en jämn fördelning.
Industriellt ultraljudsgenomströmningssystem för produktion av vaxemulsioner.
- mycket små droppstorlekar med mindre än 100nm
- Stabila emulsioner
- Förlängd hållbarhet (mekanisk stabilitet)
- högre effektivitet
- Exakt processtyrning
Ultraljud paraffinvax nanoemulsion
Hur man förbereder en stabil paraffinvaxemulsion
Vaxemulsionen i nanostorlek är formulerad av smält paraffinvax (som oljefas), destillerat vatten och anjoniskt SDS som ytaktivt ämne. För att bilda en grov förblandning homogeniseras vax, vatten och ytaktivt ämne med hjälp av en magnetomrörare vid 1000 rpm. Därför blandas tensiden (koncentration 10 mg/ml emulsion) och vatten i en bägare och värms upp till ca 65–70 °C. Sedan tillsätts paraffinvaxet droppvis genom att hålla en 0,2 oljefasvolymfraktion under magnetisk omrörning.
Efter fullständig tillsats av paraffinvax appliceras den grovt förblandade emulsionen sonikerad med en ultraljudshomogenisator UIP1000hdT (1000W, 20kHz) i ca 15 min. Ultraljudsemulgeringsprocessen resulterar i en nanovaxemulsion med mycket hög stabilitet.
Läs mer om paraffinvaxemulsion med ultraljudsbehandling!
Ultraljud nano-emulsioner beredda med Hielscher UP400St
Ytaktiva ämnen
Vaxemulsioner kan stabiliseras med antingen en sterisk mekanism (med nonjoniska emulgeringsmedel) eller genom en elektrostatisk mekanism (med hjälp av joniska emulgeringsmedel, oftast anjonik). Att kombinera anjoniska och nonjoniska emulgeringsmedel ger emulsionen optimal stabilitet eftersom vaxpartiklar skyddas genom båda stabiliseringsmekanismerna. Detta kallas den elektro-steriska stabiliseringsmekanismen.
För emulgering av vaxer kan olika emulgeringsmedel eller ytaktiva ämnen, som kan vara anjoniska, katjoniska eller nonjoniska, användas. De mest använda tensiderna är fettalkoholetoxylater som nonjoniska tensider eftersom de erbjuder en extraordinär stabilitet mot hårt vatten, pH-chocker och elektrolyter. För andra specifika materialegenskaper används olika andra, t.ex. anjoniska ytaktiva ämnen för bättre hydrofobicitet eller katjoniska ytaktiva ämnen för bättre vidhäftning.
Notera: Ju mindre dropparna är, desto mer ytaktivt ämne krävs för att täcka droppytan eftersom V/S-förhållandet mellan sfärer är följande: S/V = 3/R. För varje ökning, x*l eller x*r i längd eller radie, är ökningen av ytan x i kvadrat (x2) och ökningen av volymen x är kubik (x3).
Formulering med vaxemulsioner och dispersioner
Ultraljudshomogenisatorer används inte bara för att bilda vaxemulsioner? dispersioner – De används för att bearbeta vaxemulsionerna i ytterligare steg för att införliva emulsionen som en tillsats i slutprodukten (t.ex. beläggningar, lacker, färger, kosmetika etc.).
Kraftiga ultraljudshomogenisatorer för stabila vaxemulsioner
Hielscher Ultrasonics är en världsberömd leverantör av ultraljudshomogenisatorer med hög effekt. Våra ultraljudsapparater finns över hela världen som pålitliga och robusta “arbetshästar” inom kemi-, läkemedels-, kosmetik- och livsmedelsindustrin. Hielscher ultraljudsapparater av industriell kvalitet kan leverera kontinuerligt mycket höga amplituder på upp till 200 μm (och högre på begäran) för att generera intensiv kavitation och hög skjuvning. Som ett resultat produceras ultrafina nanoemulsioner och dispersioner med mycket smala partikelfördelningar. Våra ultraljudssystem med hög effekt hjälper dig att få överlägsen kvalitet på dina vaxformuleringar.
Robustheten hos Hielscher sonikatorer möjliggör 24/7 drift vid tung belastning och i krävande miljöer.
Sond-typ sonchester UP400St för framställning av stabila vaxemulsioner.
| Batchvolym | Flöde | Rekommenderade enheter |
|---|---|---|
| 1 till 500 ml | 10 till 200 ml/min | UP100H |
| 10 till 2000 ml | 20 till 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 till 20L | 0.2 till 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 till 100L | 2 till 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 till 150L | 3 till 15 l/min | UIP6000hdT |
| N.A. | 10 till 100 L/min | UIP16000hdT |
| N.A. | Större | kluster av UIP16000hdT |
Kontakta oss!? Fråga oss!
Kraftfull 1,5 kW ultraljudshomogenisator UIP15000hdT med flödescell för inline-emulgering.
Litteratur? Referenser
- 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.
Fakta som är värda att veta
Vad är vax? Vad används vaxer till?
Vaxer definieras som en mångsidig klass av organiska föreningar som är hydrofoba, formbara fasta ämnen vid nära omgivningstemperaturer. Vaxer består av olika komponenter inklusive kolväten (normala eller grenade alkaner och alkener), ketoner, diketoner, primära och sekundära alkoholer, aldehyder, sterolestrar, alkansyror, terpener (skvalen) och monoestrar (vaxestrar). Den kemiska sammansättningen av vaxer är komplex och varierar, men i allmänhet innehåller vaxer en relativt hög andel alkaner och kolvätena har långa eller mycket långa kolkedjor (från 12 upp till cirka 38 kolatomer). De är fasta i ett stort temperaturområde (fusionspunkt mellan 60 °C och 100 °C). När de smälter förvandlas de till en vätska med låg viskositet.
De kännetecknas av sin olöslighet i vatten men löslighet i organiska, opolära lösningsmedel. Vaxer kan särskiljas i naturliga (växt-, animaliska framställda), halvsyntetiska och syntetiska vaxer.
För kommersiell produktion av vaxer är råolja den viktigaste källan.
De två viktigaste typerna av petroleumvax är paraffin och mikrokristallina vaxer:
Paraffinvaxer har mestadels en vit, luktfri, smaklös, vaxartad fast konsistens, med en typisk smältpunkt mellan 46 °C och 68 °C (115 °F och 154 °F) och en densitet på cirka 900 kg/m3. Den har en makrokristallin struktur och är olöslig i vatten, men löslig i eter, bensen och vissa estrar. Paraffinvaxer härrör från råolja och innehåller mellan 20 och 40 kolatomer.
Mikrokristallint vax, även känt som vaselin, används för många olika tillämpningar på grund av dess lukt, färg, oljeinnehåll, konsistens och oljebindande egenskaper.
α-olefinvaxer framställs antingen syntetiskt från eten via Fischer-Tropsch-syntes med en Ziegler-Natta-katalysator eller via oligomerisering av eten. Alfa-olefinvaxer används oftast i tillsatser till smörjolja, PVC-smörjmedel, ljus, oljeborrningskemikalier och kosmetika.
Polyeten vax (PE-WAX) är en polyeten med ultralåg molekylvikt (ULMWPE) som består av etylenmonomerkedjor. polypropenvax (PP-WAX) är ett syntetiskt, kristallint lågmolekylärt harts.
Både olyletylen- och polypropenvaxer är homopolymerer och används huvudsakligen för formulering av färgämnen för plast.
Vaxer av sampolymer såsom derivat av etylenvinylacetat (EVA) och etylenakrylsyra (EAA) är allmänt utbredda i formuleringar av beläggningar, t.ex. metalliska baslacker.
Vaxer och vaxtillsatser används i stor utsträckning för att ge en produkt smörjning/glidning, reologi, nötningsbeständighet, antiblockering/barriär, polering eller mattning, antioxidationsbeständighet och/eller vattenavvisande förmåga.
Vaxer är en allmänt använd komponent i många industrier, t.ex. vid tillverkning av kemikalier (t.ex. & specialkemi), beläggningar, färger & bläck, tillsatser & Modifierare, lim, plaster & PVC, däck & Gummin för konstruktion & byggnad, termostatiska styrenheter, förpackningar, livsmedel och kosmetika.
Naturliga vaxer:
- Animaliska vaxer: bivax, lanolin, talg, shellack, spermaceti
- Vegetabiliska vaxer: karnauba, candelilla, soja, ricin, riskli, lagerbär, jojoba etc.
Mineralvaxer:
- Fossila vaxer: Ceresin, Montan, Ozocerit, Torvvax
- Petroleumvaxer: paraffin, mikrokristallina vaxer, t.ex. vaselin
Syntetiserade vaxer:
Syntetiska vaxer: etylenpolymerer, t.ex. polyeten & polyoleletrar; vaxer av polyolefiner; fettsyraamidvax; klorerade naftalener; kolvätetyp, t.ex. Fischer-Tropsch.
Vad är en vaxemulsion?
En vaxemulsion? vaxdispersion är en stabil blandning av ett eller flera vaxer i vatten. Eftersom vaxer och vattenhaltiga vätskor normalt är oblandbara, krävs ytaktiva ämnen och en sofistikerad blandningsprocess, t.ex. power ultrasound, för att bilda en stabil vaxemulsion. I korrekta termer måste en vaxemulsion kallas en vaxdispersion eftersom vaxer är fasta vid rumstemperatur. Men eftersom vaxemulsioner? dispersioner är beredda med smälta vaxer, villkoren “emulgering” och “Vax emulsion” används oftast för vattenhaltiga vaxformuleringar, medan termen “Vax dispersion” Beskriver mestadels en lösningsmedelsbaserad vaxformulering.
Vad är en emulsion?
En emulsion är en vätska i vätskedispersion av två eller flera oblandbara vätskor.
En emulsion kan förekomma i olika typer: w/o, o/w, w/o/w, o/w/o
Typen av emulsion (w/o eller o/w) kan undersökas genom ett utspädningsprov. Emulsionen kan endast spädas ut med den kontinuerliga? externa fasen. En annan metod för att identifiera emulsionstypen är genom konduktivitetstestning. Joniska o/w-emulsioner leder inte, medan o/w-emulsioner leder elektrisk ström.
För användning av CoCl2 filterpapperstest, ett filterpapper är impregnerat med CoCl2 och torkad (blå färg). Färgen på CoCl2 Filterpapper blir rosa när en O/W-emulsion tillsätts.
Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer från labb till industriell storlek.