การกระจายตัวของซิลิกาอัลตราโซนิก (SiO2)

ซิลิกาหรือที่เรียกว่า SiO2, นาโนซิลิกาหรือไมโครซิลิกาใช้ในยาสีฟันซีเมนต์ยางสังเคราะห์โพลีเมอร์ประสิทธิภาพสูงหรือในผลิตภัณฑ์อาหารเป็นสารเพิ่มความข้นตัวดูดซับสารป้องกันการจับตัวเป็นก้อนหรือตัวพาสําหรับน้ําหอมและรสชาติ ด้านล่างนี้คุณจะได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้นาโนซิลิกาและไมโครซิลิกาและวิธีที่ผลกระทบทางโซโนเชิงกลของอัลตราโซนิกส์สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายโดยการสร้างสารแขวนลอยซิลิกาที่ดีขึ้นและอํานวยความสะดวกในการสังเคราะห์อนุภาคนาโนซิลิกา

ข้อดีของการกระจายอัลตราโซนิกของนาโนซิลิกา (SiO2)

ซิลิกามีให้เลือกหลายรูปแบบที่ชอบน้ําและไม่ชอบน้ํา และมีขนาดอนุภาคที่ละเอียดมากเพียงไม่กี่ไมโครเมตรถึงบางนาโนเมตร โดยทั่วไปซิลิกาจะไม่กระจายตัวได้ดีหลังจากการเปียก นอกจากนี้ยังเพิ่มไมโครบับเบิ้ลจํานวนมากให้กับสูตรผลิตภัณฑ์ อัลตราโซนิกเป็นเทคโนโลยีกระบวนการที่มีประสิทธิภาพในการกระจายไมโครซิลิกาและนาโนซิลิกาและกําจัดก๊าซที่ละลายน้ําและฟองอากาศขนาดเล็กออกจากสูตร

การกระจายอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่ใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ความถี่ต่ําที่มีความเข้มสูงเพื่อกระจายและแยกตัวเป็นก้อนของอนุภาคในตัวกลางที่เป็นของเหลว เมื่อพูดถึงการกระจายตัวของซิลิกาและนาโนซิลิกาการกระจายตัวของอัลตราโซนิกมีข้อดีหลายประการ:
 

ความสําคัญของขนาดอนุภาคของซิลิกา

สําหรับการใช้งานซิลิกาขนาดนาโนหรือไมโครซิลิกาจํานวนมากการกระจายตัวที่ดีและสม่ําเสมอเป็นสิ่งสําคัญมาก บ่อยครั้งที่จําเป็นต้องใช้สารแขวนลอยซิลิกาแบบกระจายตัวแบบโมโน เช่น สําหรับการวัดขนาดอนุภาค โดยเฉพาะอย่างยิ่งสําหรับใช้ในหมึกหรือสารเคลือบและโพลีเมอร์เพื่อปรับปรุงความต้านทานการขีดข่วนอนุภาคซิลิกาต้องมีขนาดเล็กพอที่จะไม่รบกวนแสงที่มองเห็นได้เพื่อหลีกเลี่ยงหมอกควันและรักษาความโปร่งใส สําหรับสารเคลือบส่วนใหญ่อนุภาคซิลิกาต้องมีขนาดเล็กกว่า 40nm เพื่อตอบสนองความต้องการนี้ สําหรับการใช้งานอื่น ๆ การรวมตัวกันของอนุภาคซิลิกาจะขัดขวางอนุภาคซิลิกาแต่ละอนุภาคในการโต้ตอบกับสื่อโดยรอบ
โฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกมีประสิทธิภาพในการกระจายซิลิกามากกว่าวิธีการผสมแรงเฉือนสูงอื่น ๆ เช่นเครื่องผสมโรตารี่หรือเครื่องกวนถัง ภาพด้านล่างแสดงผลลัพธ์ทั่วไปของการกระจายตัวของอัลตราโซนิกของซิลิกาควันในน้ํา

การกระจายตัวของอัลตราโซนิกของซิลิกาควันในน้ํา

ประสิทธิภาพการประมวลผลในการลดขนาดซิลิกา

การกระจายตัวของนาโนซิลิกาแบบอัลตราโซนิกนั้นเหนือกว่าวิธีการผสมที่มีแรงเฉือนสูงอื่น ๆ เช่น IKA Ultra-Turrax อัลตราโซนิกส์ผลิตสารแขวนลอยที่มีขนาดอนุภาคซิลิกาที่เล็กกว่าและอัลตราโซนิกเป็นเทคโนโลยีที่ประหยัดพลังงานมากขึ้น Pohl และ Schubert เปรียบเทียบการลดขนาดอนุภาคของ Aerosil 90 (2% wt) ในน้ําโดยใช้ Ultra-Turrax (ระบบโรเตอร์สเตเตอร์) กับ Hielscher UIP1000hd (อุปกรณ์อัลตราโซนิก 1kW) กราฟิกด้านล่างแสดงผลลัพธ์ที่เหนือกว่าของกระบวนการอัลตราโซนิก จากการศึกษาของเขา Pohl สรุปว่า "ที่พลังงานจําเพาะคงที่อัลตราซาวนด์ EV มีประสิทธิภาพมากกว่าระบบโรเตอร์สเตเตอร์" ประสิทธิภาพการใช้พลังงานและความสม่ําเสมอของขนาดอนุภาคซิลิกามีความสําคัญสูงสุดในกระบวนการผลิต ซึ่งต้นทุนการผลิต กําลังการผลิต และคุณภาพของผลิตภัณฑ์มีความสําคัญ

อัลตราโซนิกส์เทียบกับ Ultra-turrax สําหรับการกระจายตัวของซิลิกา

ภาพด้านล่างแสดงผลลัพธ์ที่ Pohl ได้รับจากการ sonicating สเปรย์เม็ดซิลิกาแห้งแช่แข็ง

ซ้าย: ภาพ REM ของเม็ดซิลิกาแบบสเปรย์แช่แข็งก่อนการแยกตัวเป็นก้อนของอัลตราโซนิก
ขวา: รูปภาพ TEM ของชิ้นส่วนซิลิกาที่กระจายตัวด้วยอัลตราโซนิก
การศึกษาและภาพ: Pohl and Schubert, 2004)

เครื่องกระจายอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับสูตรซิลิกาคุณภาพสูง

Hielscher Ultrasonics เป็นธุรกิจครอบครัวของเยอรมันที่เชี่ยวชาญในการพัฒนาการผลิตและจัดหาโฮโมจีไนเซอร์อัลตราซาวนด์ประสิทธิภาพสูงสําหรับการบําบัดของเหลวสารแขวนลอยและน้ําพริกที่มีของแข็ง โฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิก Hielscher ประมวลผลสารละลายซิลิกาและสารสนับสนุนนาโนอื่น ๆ ได้อย่างน่าเชื่อถือเพื่อให้ได้ข้อกําหนดที่ต้องการ แม้แต่สูตรผลิตภัณฑ์ที่มีความไวสูงมีฤทธิ์กัดกร่อนหรือมีความหนืดสูงก็สามารถกระจายตัวและแยกตัวออกจากก้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้อัลตราโซนิก เครื่องอัลตราโซนิกขั้นสูงของเรามีความหลากหลายมากและมีความเป็นไปได้ในการรักษาแบบแบทช์และแบบอินไลน์ที่ซับซ้อน มาตรฐานคุณภาพสูงที่เชื่อถือได้และผลลัพธ์ที่ทําซ้ําได้เป็นคุณสมบัติหลักของการกระจายตัวของซิลิกาอัลตราโซนิก
เครื่องอัลตราโซนิกเกรดอุตสาหกรรมที่ทันสมัยของ Hielscher มีเมนูที่ชาญฉลาดและเป็นมิตรกับผู้ใช้การตั้งค่าที่ตั้งโปรแกรมโปรโตคอลข้อมูลอัตโนมัติบนการ์ด SD ในตัวรีโมทคอนโทรลของเบราว์เซอร์และความทนทานสูง
แอมพลิจูดเป็นพารามิเตอร์ที่มีอิทธิพลมากที่สุดเมื่อพูดถึงการประมวลผลอัลตราโซนิก แอมพลิจูดหมายถึงการกระจัดสูงสุดหรือการเคลื่อนที่จากจุดสูงสุดถึงจุดสูงสุดของคลื่นอัลตราโซนิก สําหรับการกระจายตัวของอัลตราโซนิกการแยกตัวของตัวและการกัดกร่อนแบบเปียกมักจะต้องใช้แอมพลิจูดสูงเพื่อใช้พลังงานที่เพียงพอสําหรับการลดขนาดอนุภาค โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกอุตสาหกรรม Hielscher สามารถให้แอมพลิจูดสูงเป็นพิเศษ แอมพลิจูดสูงถึง 200μm สามารถทํางานต่อเนื่องได้อย่างง่ายดายในการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้นมี sonotrodes อัลตราโซนิกแบบกําหนดเอง
จากขนาดเล็กและขนาดกลาง R&D และนักบินอัลตราโซนิกไปยังระบบอุตสาหกรรมสําหรับการผลิตซิลิกาเชิงพาณิชย์ในโหมดต่อเนื่อง Hielscher Ultrasonics มีโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกที่เหมาะสมเพื่อให้ครอบคลุมความต้องการของคุณสําหรับการประมวลผลซิลิกาที่เหนือกว่า

การออกแบบ การผลิต และการให้คําปรึกษา – คุณภาพ ผลิตในประเทศเยอรมนี

เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นที่รู้จักกันดีในด้านคุณภาพและมาตรฐานการออกแบบสูงสุด ความทนทานและใช้งานง่ายช่วยให้สามารถรวมเครื่องอัลตราโซนิกของเราเข้ากับโรงงานอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น สภาพที่ขรุขระและสภาพแวดล้อมที่ต้องการสามารถจัดการได้ง่ายโดยเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher

Hielscher Ultrasonics เป็น บริษัท ที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO และให้ความสําคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงที่มีเทคโนโลยีล้ําสมัยและเป็นมิตรกับผู้ใช้ แน่นอนว่าเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher เป็นไปตามมาตรฐาน CE และตรงตามข้อกําหนดของ UL, CSA และ RoHs

ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:

ซิลิกา (SiO2, ซิลิคอนไดออกไซด์) คืออะไร?

ซิลิกาเป็นสารประกอบทางเคมีที่ประกอบด้วยซิลิกอนและออกซิเจนที่มีสูตรทางเคมี SiO2 หรือซิลิคอนไดออกไซด์ ซิลิกามีหลายรูปแบบ เช่น ควอตซ์หลอมรวม ซิลิกาควัน ซิลิกาเจล และแอโรเจล ซิลิกามีอยู่เป็นสารประกอบของแร่ธาตุหลายชนิดและเป็นผลิตภัณฑ์สังเคราะห์ ซิลิกามักพบในธรรมชาติเป็นควอตซ์และในสิ่งมีชีวิตต่างๆ ซิลิคอนไดออกไซด์ได้มาจากการขุดและการทําให้บริสุทธิ์ของควอตซ์ ซิลิกาอสัณฐานสามรูปแบบหลัก ได้แก่ ซิลิกาไพโรเจนิกซิลิกาตกตะกอนและซิลิกาเจล

ซิลิกาควัน / ซิลิกา Pyrogenic

การเผาไหม้ซิลิกอนเตตระคลอไรด์ (SiCl4) ในเปลวไฟไฮโดรเจนที่อุดมด้วยออกซิเจนจะทําให้เกิดควัน SiO2 – ซิลิกาควัน อีกทางหนึ่งการระเหยทรายควอตซ์ในอาร์คไฟฟ้า 3000 °C จะทําให้เกิดซิลิกาที่มีควันเช่นกัน ในทั้งสองกระบวนการหยดซิลิกาอสัณฐานขนาดเล็กที่ได้จะหลอมรวมเป็นอนุภาคทุติยภูมิสามมิติที่แตกแขนงคล้ายโซ่ อนุภาคทุติยภูมิเหล่านี้จะรวมตัวกันเป็นผงสีขาวที่มีความหนาแน่นรวมต่ํามากและพื้นที่ผิวสูงมาก ขนาดอนุภาคหลักของซิลิกาที่มีควันไม่มีรูพรุนอยู่ระหว่าง 5 ถึง 50 นาโนเมตร ซิลิกาที่มีควันมีผลทําให้ข้นขึ้นมาก ดังนั้นซิลิกาควันจึงถูกใช้เป็นสารตัวเติมในซิลิโคนอีลาสโตเมอร์และการปรับความหนืดในสีสารเคลือบกาวหมึกพิมพ์หรือเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว ซิลิกาควันสามารถบําบัดเพื่อให้ไม่ชอบน้ําหรือชอบน้ําสําหรับการใช้งานของเหลวอินทรีย์หรือน้ํา ซิลิกาที่ไม่ชอบน้ําเป็นส่วนประกอบของสารลดฟองที่มีประสิทธิภาพ (สารป้องกันการเกิดฟอง)
คลิกที่นี่เพื่ออ่านเกี่ยวกับ degassing อัลตราโซนิกและ defoaming
ซิลิกาควันหมายเลข CAS 112945-52-5

ซิลิกาฟูม / ไมโครซิลิกา

ซิลิกาฟูมเป็นผงขนาดนาโนที่ละเอียดเป็นพิเศษหรือที่เรียกว่าไมโครซิลิกา ไม่ควรสับสนกับซิลิกาควัน กระบวนการผลิตสัณฐานวิทยาของอนุภาคและขอบเขตการใช้งานของซิลิกาฟูมล้วนแตกต่างจากซิลิกาควัน ซิลิกาฟูมเป็นรูปแบบอสัณฐาน ไม่ผลึก และโพลีมอร์ฟของ SiO2 ซิลิกาฟูมประกอบด้วยอนุภาคทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางอนุภาคเฉลี่ย 150 นาโนเมตร การประยุกต์ใช้ซิลิกาฟูมที่โดดเด่นที่สุดคือเป็นวัสดุ pozzolanic สําหรับคอนกรีตประสิทธิภาพสูง เพิ่มลงในคอนกรีตซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของคอนกรีตเช่นกําลังรับแรงอัดความแข็งแรงของพันธะและความต้านทานการขัดถู นอกจากนั้น ซิลิกาฟูมยังช่วยลดการซึมผ่านของคอนกรีตต่อคลอไรด์ไอออน สิ่งนี้ช่วยปกป้องเหล็กเสริมคอนกรีตจากการกัดกร่อน
หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการผสมอัลตราโซนิกของปูนซีเมนต์และซิลิกาฟูมโปรดคลิกที่นี่!
ซิลิกาฟูมหมายเลข CAS: 69012-64-2, ซิลิกาฟูมหมายเลข EINECS: 273-761-1

ซิลิกาตกตะกอน

ซิลิกาตกตะกอนเป็นรูปแบบอสัณฐานสังเคราะห์ผงสีขาวของ SiO2 ซิลิกาตกตะกอนใช้เป็นสารเติม น้ํายาปรับผ้านุ่ม หรือปรับปรุงประสิทธิภาพในพลาสติกหรือยาง เช่น ยางรถยนต์ การใช้งานอื่น ๆ ได้แก่ การทําความสะอาด ทําให้ข้น หรือขัดเงาในยาสีฟัน
หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการผสมอัลตราโซนิกในการผลิตยาสีฟันโปรดคลิกที่นี่!
อนุภาคหลักของซิลิกามีควันมีเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 5 ถึง 100 นาโนเมตร ในขณะที่ขนาดก้อนโตสูงถึง 40 μm โดยมีขนาดรูพรุนเฉลี่ยมากกว่า 30 นาโนเมตร เช่นเดียวกับซิลิกาไพโรเจนิกซิลิกาที่ตกตะกอนโดยพื้นฐานแล้วไม่ใช่พรุน
ซิลิกาควันผลิตโดยการตกตะกอนจากสารละลายที่มีเกลือซิลิเกต หลังจากทําปฏิกิริยาของสารละลายซิลิเกตที่เป็นกลางกับกรดแร่กรดซัลฟิวริกและสารละลายโซเดียมซิลิเกตจะถูกเติมพร้อมกันกับการกวนเช่นการกวนด้วยอัลตราโซนิกลงในน้ํา ซิลิกาตกตะกอนในสภาวะที่เป็นกรด นอกจากปัจจัยต่างๆ เช่น ระยะเวลาของการตกตะกอน อัตราการเติมสารตั้งต้น อุณหภูมิและความเข้มข้น และ pH แล้ว วิธีการและความเข้มของการกวนยังสามารถเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของซิลิกาได้ การกวนแบบ sonomechanical ในห้องเครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการผลิตขนาดอนุภาคที่สม่ําเสมอและสม่ําเสมอ การกวนอัลตราโซนิกที่อุณหภูมิสูงช่วยหลีกเลี่ยงการก่อตัวของขั้นตอนเจล
สําหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการตกตะกอนด้วยอัลตราโซนิกของวัสดุนาโนเช่นซิลิกาที่ตกตะกอนโปรดคลิกที่นี่!
ซิลิกาตกตะกอนหมายเลข CAS: 7631-86-9

คอลลอยด์ซิลิกา / ซิลิกาคอลลอยด์

คอลลอยด์ซิลิกาเป็นสารแขวนลอยของอนุภาคซิลิกาทรงกลมที่ไม่มีรูพรุนและส่วนใหญ่เป็นรูปทรงกลมในเฟสของเหลว
การใช้ซิลิกาคอลลอยด์ที่พบบ่อยที่สุดคือเป็นตัวช่วยระบายน้ําในการผลิตกระดาษสารกัดกร่อนสําหรับการขัดเวเฟอร์ซิลิกอนตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการทางเคมีสารดูดซับความชื้นสารเติมแต่งในการเคลือบที่ทนต่อการขัดถูหรือสารลดแรงตึงผิวสําหรับการตกตะกอนการจับตัวเป็นก้อนการกระจายตัวหรือเสถียรภาพ
หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับคอลลอยด์ซิลิกาในการเคลือบโพลีเมอร์ที่ทนต่อการขัดถู โปรดคลิกที่นี่!

การผลิตคอลลอยด์ซิลิกาเป็นกระบวนการหลายขั้นตอน การทําให้เป็นกลางบางส่วนของสารละลายอัลคาไลซิลิเกตนําไปสู่การก่อตัวของนิวเคลียสซิลิกา หน่วยย่อยของอนุภาคซิลิกาคอลลอยด์โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงระหว่าง 1 ถึง 5 นาโนเมตร ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของพอลิเมอไรเซชันหน่วยย่อยเหล่านี้สามารถเชื่อมต่อเข้าด้วยกันได้ การลดค่า pH ให้ต่ํากว่า 7 หรือโดยการเติมเกลือ หน่วยมักจะหลอมรวมเข้าด้วยกันเป็นโซ่ ซึ่งมักเรียกว่าซิลิกาเจล มิฉะนั้นหน่วยย่อยจะแยกจากกันและค่อยๆ เติบโต ผลิตภัณฑ์ที่ได้มักเรียกว่าซิลิกาโซลหรือซิลิกาตกตะกอน สารแขวนลอยซิลิกาคอลลอยด์จะเสถียรโดยการปรับค่า pH แล้วเข้มข้น เช่น โดยการระเหย
หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับผลกระทบแบบโซโนเมคคานิกในกระบวนการโซลเจล โปรดคลิกที่นี่!

ความเสี่ยงต่อสุขภาพของซิลิกา

ซิลิคอนไดออกไซด์ผลึกแห้งหรือในอากาศเป็นสารก่อมะเร็งในปอดของมนุษย์ที่อาจทําให้เกิดโรคปอดร้ายแรงมะเร็งปอดหรือโรคภูมิต้านตนเองในระบบ เมื่อสูดดมฝุ่นซิลิกาเข้าไปและเข้าสู่ปอดจะทําให้เกิดเนื้อเยื่อแผลเป็นและลดความสามารถของปอดในการรับออกซิเจน (ซิลิโคซิส) การเปียกและการกระจายตัวของ SiO2 เป็นเฟสของเหลวเช่นโดยการทําให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยอัลตราโซนิกช่วยลดความเสี่ยงของการสูดดม ดังนั้นความเสี่ยงของผลิตภัณฑ์เหลวที่มี SiO2 ที่จะทําให้เกิดโรคซิลิโคซิสจึงต่ํามาก โปรดใช้อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลที่เหมาะสมเมื่อจัดการกับซิลิกาในรูปแบบผงแห้ง!

วรรณกรรม