อิมัลชันแวกซ์ด้วยอัลตราซาวนด์กำลังสูง
เมื่อแวกซ์กระจายตัวเป็นหยดขนาดนาโนที่มีการกระจายอย่างสม่ำเสมอสูงมาก จะได้อิมัลชันแวกซ์ที่มีเสถียรภาพ เครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกสร้างแรงเฉือนสูง และเป็นระบบที่เชื่อถือได้และทนทานสำหรับการผลิตนาโนอิมัลชันแวกซ์ที่มีเสถียรภาพ เครื่องโฮโมจีไนเซอร์แรงเฉือนสูงของ Hielscher Ultrasonics ให้อิมัลชันคุณภาพเหนือกว่าสำหรับอุตสาหกรรมต่าง ๆ
อิมัลชันแวกซ์ด้วยอัลตราซาวนด์
แรงเฉือนสูงที่เกิดจากอัลตราซาวนด์ให้พลังงานที่จำเป็นในการผลิตอิมัลชันแวกซ์ขนาดนาโน เช่น นาโนอิมัลชันแวกซ์พาราฟินที่มีเสถียรภาพ
สามารถพัฒนาสูตรอิมัลชันและระบบกระจายตัวระดับซับไมครอนและนาโนได้โดยใช้แวกซ์หลายชนิดร่วมกัน เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์คุณภาพเหนือกว่าที่มีสมบัติการใช้งานสูงมาก เช่น การหล่อลื่น การทนน้ำ การทนรอยขีดข่วน เป็นต้น
แรงเฉือนสูงของเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกช่วยให้ผลิตสูตรแวกซ์พร้อมใช้ที่มีเสถียรภาพ โดยมีอนุภาคอยู่ในภาวะสมดุลได้ การทำอิมัลชันด้วยอัลตราซาวนด์ทำให้ได้อนุภาคขนาดนาโนและการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ
ระบบอัลตราโซนิกแบบไหลผ่านระดับอุตสาหกรรมสำหรับการผลิตอิมัลชันแวกซ์
- หยดมีขนาดเล็กมาก โดยเล็กกว่า 100nm
- อิมัลชันที่มีเสถียรภาพ
- อายุการเก็บรักษาที่ยาวนานขึ้น (เสถียรภาพเชิงกล)
- ประสิทธิผลที่สูงขึ้น
- การควบคุมกระบวนการที่แม่นยำ
นาโนอิมัลชันแวกซ์พาราฟินด้วยอัลตราซาวนด์
วิธีเตรียมอิมัลชันแวกซ์พาราฟินที่มีเสถียรภาพ
อิมัลชันแวกซ์ขนาดนาโนมีส่วนประกอบของสูตร ได้แก่ แวกซ์พาราฟินหลอมเหลว (เป็นเฟสน้ำมัน) น้ำกลั่น และ SDS ชนิดแอนไอออนิกเป็นสารลดแรงตึงผิว ในการสร้างส่วนผสมเบื้องต้นแบบหยาบ แวกซ์ น้ำ และสารลดแรงตึงผิวจะถูกทำให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยเครื่องกวนแม่เหล็กที่ 1000 rpm โดยผสมสารลดแรงตึงผิว (ความเข้มข้น 10 mg/ml ของอิมัลชัน) กับน้ำในบีกเกอร์ แล้วให้ความร้อนจนถึงประมาณ 65–70ºC จากนั้นเติมแวกซ์พาราฟินทีละหยด โดยรักษาสัดส่วนปริมาตรของเฟสน้ำมันไว้ที่ 0.2 ขณะกวนด้วยเครื่องกวนแม่เหล็ก
หลังจากเติมแวกซ์พาราฟินทั้งหมดแล้ว อิมัลชันที่ผสมเบื้องต้นแบบหยาบจะได้รับ การทำโซนิเคชันด้วยเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกแบบตั้งโต๊ะ UIP1000hdT (1000W, 20kHz) เป็นเวลาประมาณ 15 min กระบวนการทำอิมัลชันด้วยอัลตราซาวนด์ทำให้ได้นาโนอิมัลชันแวกซ์ที่มีเสถียรภาพสูงมาก
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับอิมัลชันแวกซ์พาราฟินที่เตรียมด้วยการทำโซนิเคชัน!
นาโนอิมัลชันที่เตรียมด้วยอัลตราซาวนด์โดยใช้ Hielscher UP400St
สารลดแรงตึงผิว
อิมัลชันแวกซ์สามารถทำให้มีเสถียรภาพได้ด้วยกลไกเชิงสเตอริก (โดยใช้สารทำอิมัลชันชนิดไม่มีประจุ) หรือกลไกไฟฟ้าสถิต (โดยใช้สารทำอิมัลชันชนิดมีประจุ ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นชนิดแอนไอออนิก) การใช้สารทำอิมัลชันชนิดแอนไอออนิกและชนิดไม่มีประจุร่วมกันให้อิมัลชันมีเสถียรภาพเหมาะสมที่สุด เนื่องจากอนุภาคแวกซ์ได้รับการป้องกันด้วยกลไกการทำให้มีเสถียรภาพทั้งสองแบบ กลไกนี้เรียกว่ากลไกการทำให้มีเสถียรภาพแบบไฟฟ้าสถิตร่วมกับสเตอริก
ในการทำอิมัลชันแวกซ์ สามารถใช้สารทำอิมัลชันหรือสารลดแรงตึงผิวได้หลายชนิด ทั้งชนิดแอนไอออนิก แคตไอออนิก หรือไม่มีประจุ สารลดแรงตึงผิวที่ใช้กันมากที่สุดคือ fatty alcohol ethoxylates ซึ่งเป็นสารลดแรงตึงผิวชนิดไม่มีประจุ เนื่องจากให้เสถียรภาพสูงเป็นพิเศษต่อการสัมผัสน้ำกระด้าง การเปลี่ยนแปลงค่า pH อย่างฉับพลัน และอิเล็กโทรไลต์ สำหรับสมบัติเฉพาะอื่น ๆ ของวัสดุ จะใช้สารชนิดอื่น ๆ เช่น สารลดแรงตึงผิวชนิดแอนไอออนิกเพื่อเพิ่มสมบัติไม่ชอบน้ำ หรือสารลดแรงตึงผิวชนิดแคตไอออนิกเพื่อเพิ่มการยึดเกาะ
หมายเหตุ: ยิ่งหยดมีขนาดเล็กลง ก็ยิ่งต้องใช้สารลดแรงตึงผิวมากขึ้นเพื่อปกคลุมพื้นผิวของหยด เนื่องจากอัตราส่วน V/S ของทรงกลมเป็นดังนี้: S/V = 3/R เมื่อความยาวหรือรัศมีเพิ่มขึ้นเป็น x*l หรือ x*r พื้นที่ผิวจะเพิ่มขึ้นเป็น x ยกกำลังสอง (x2) และปริมาตรจะเพิ่มขึ้นเป็น x ยกกำลังสาม (x3).
การพัฒนาสูตรด้วยอิมัลชันและระบบกระจายตัวแวกซ์
เครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกไม่เพียงใช้สร้างอิมัลชัน / ระบบกระจายตัวแวกซ์เท่านั้น – แต่ยังใช้แปรรูปอิมัลชันแวกซ์ในขั้นตอนถัดไป เพื่อผสมอิมัลชันเป็นสารเติมแต่งในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย เช่น สารเคลือบ แล็กเกอร์ สี เครื่องสำอาง เป็นต้น
เครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกสำหรับงานหนักเพื่อผลิตอิมัลชันแวกซ์ที่มีเสถียรภาพ
Hielscher Ultrasonics เป็นผู้จัดหาเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกกำลังสูงที่มีชื่อเสียงทั่วโลก เครื่องอัลตราโซนิกของเราพบได้ทั่วโลกในฐานะเครื่องมือหลักที่เชื่อถือได้และทนทานในอุตสาหกรรมเคมี เภสัชกรรม เครื่องสำอาง และอาหาร เครื่องอัลตราโซนิกเกรดอุตสาหกรรมของ Hielscher สามารถให้แอมพลิจูดสูงมากอย่างต่อเนื่องได้สูงสุดถึง 200µm (และสูงกว่านี้ได้ตามคำขอ) เพื่อสร้างคาวิเทชันที่รุนแรงและแรงเฉือนสูง ผลที่ได้คือนาโนอิมัลชันและระบบกระจายตัวที่ละเอียดมาก โดยมีการกระจายขนาดอนุภาคแคบมาก ระบบอัลตราซาวนด์กำลังสูงของเราช่วยให้สูตรแวกซ์ของคุณมีคุณภาพเหนือกว่า
ความทนทานของเครื่องโซนิเคเตอร์ Hielscher ช่วยให้ทำงานได้ตลอด 24/7 ภายใต้ภาระงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่มีข้อเรียกร้องสูง
เครื่องโซนิเคเตอร์แบบโพรบ UP400St สำหรับการเตรียมอิมัลชันแวกซ์ที่มีเสถียรภาพ
| ปริมาตรต่อแบตช์ | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนำ |
|---|---|---|
| 1 ถึง 500mL | 10 ถึง 200mL/min | UP100H |
| 10 ถึง 2000mL | 20 ถึง 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 ถึง 150L | 3 ถึง 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 ถึง 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | สูงกว่านี้ | ชุดเครื่องที่ประกอบด้วย UIP16000hdT |
ติดต่อเรา! / สอบถามเรา!
เครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกกำลังสูง 1.5kW รุ่น UIP15000hdT พร้อมเซลล์การไหลสำหรับการทำอิมัลชันแบบอินไลน์
วรรณกรรม / เอกสารอ้างอิง
- 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.
ข้อเท็จจริงที่ควรรู้
แวกซ์คืออะไร? แวกซ์ใช้ทำอะไร?
แวกซ์หมายถึงกลุ่มสารประกอบอินทรีย์ที่หลากหลายซึ่งมีสมบัติไม่ชอบน้ำ และเป็นของแข็งที่สามารถเปลี่ยนรูปได้ที่อุณหภูมิใกล้เคียงอุณหภูมิแวดล้อม แวกซ์ประกอบด้วยองค์ประกอบต่าง ๆ ได้แก่ ไฮโดรคาร์บอน (แอลเคนและแอลคีนสายตรงหรือสายกิ่ง) คีโตน ไดคีโตน แอลกอฮอล์ปฐมภูมิและทุติยภูมิ แอลดีไฮด์ สเตอรอลเอสเทอร์ กรดแอลคาโนอิก เทอร์พีน (squalene) และโมโนเอสเทอร์ (แวกซ์เอสเทอร์) องค์ประกอบทางเคมีของแวกซ์มีความซับซ้อนและแตกต่างกันไป แต่โดยทั่วไปแวกซ์มีแอลเคนในสัดส่วนค่อนข้างสูง และไฮโดรคาร์บอนมีสายโซ่คาร์บอนยาวหรือยาวมาก (มีคาร์บอนตั้งแต่ 12 ถึงประมาณ 38 อะตอม) แวกซ์เป็นของแข็งในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง (มีจุดหลอมเหลวระหว่าง 60°C และ 100°C) เมื่อหลอมเหลวจะกลายเป็นของเหลวที่มีความหนืดต่ำ
แวกซ์มีลักษณะเฉพาะคือไม่ละลายในน้ำ แต่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ที่ไม่มีขั้ว แวกซ์สามารถจำแนกเป็นแวกซ์ธรรมชาติ (จากพืชหรือสัตว์) แวกซ์กึ่งสังเคราะห์ และแวกซ์สังเคราะห์
ในการผลิตแวกซ์เชิงพาณิชย์ น้ำมันดิบเป็นแหล่งวัตถุดิบหลัก
แวกซ์ปิโตรเลียมสองชนิดที่สำคัญที่สุดคือแวกซ์พาราฟินและแวกซ์ไมโครคริสตัลไลน์:
แวกซ์พาราฟิน ส่วนใหญ่มีลักษณะเป็นของแข็งเนื้อแวกซ์สีขาว ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส โดยมีจุดหลอมเหลวทั่วไปอยู่ระหว่าง 46°C และ 68°C (115°F และ 154°F) และมีความหนาแน่นประมาณ 900 kg/m3 มีโครงสร้างผลึกขนาดใหญ่และไม่ละลายในน้ำ แต่ละลายในอีเทอร์ เบนซีน และเอสเทอร์บางชนิด แวกซ์พาราฟินได้มาจากน้ำมันดิบและมีคาร์บอนระหว่าง 20 และ 40 อะตอม
แวกซ์ไมโครคริสตัลไลน์ หรือที่เรียกว่า petrolatum ใช้ในงานหลากหลายประเภท เนื่องจากกลิ่น สี ปริมาณน้ำมัน ความข้น และสมบัติในการยึดจับน้ำมัน
แวกซ์ α-olefin สังเคราะห์ได้จาก ethylene ผ่านการสังเคราะห์แบบ Fischer-Tropsch โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา Ziegler-Natta หรือผ่านการเกิดโอลิโกเมอร์ของ ethylene แวกซ์แอลฟาโอเลฟินใช้กันมากที่สุดในสารเติมแต่งน้ำมันหล่อลื่น สารหล่อลื่น PVC เทียน สารเคมีสำหรับการขุดเจาะน้ำมัน และเครื่องสำอาง
แวกซ์พอลิเอทิลีน (PE-WAX) เป็นพอลิเอทิลีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำมากเป็นพิเศษ (ULMWPE) ซึ่งประกอบด้วยสายโซ่มอนอเมอร์ ethylene แวกซ์พอลิโพรพิลีน (PP-WAX) เป็นเรซินสังเคราะห์ที่มีโครงสร้างผลึกและน้ำหนักโมเลกุลต่ำ
ทั้งแวกซ์พอลิเอทิลีนและแวกซ์พอลิโพรพิลีนเป็นโฮโมพอลิเมอร์ และใช้เป็นหลักในการพัฒนาสูตรสารให้สีสำหรับพลาสติก
แวกซ์โคพอลิเมอร์ เช่น อนุพันธ์ของ ethylene vinyl acetate (EVA) และ ethylene acrylic acid (EAA) ใช้กันอย่างแพร่หลายในสูตรสารเคลือบ เช่น สีพื้นเมทัลลิก
แวกซ์และสารเติมแต่งแวกซ์ใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อให้ผลิตภัณฑ์มีสมบัติด้านการหล่อลื่น/การลื่นไถล รีโอโลยี การทนการสึกกร่อน การป้องกันการติดกัน/การเป็นชั้นกั้น การให้ความเงาหรือความด้าน การทนต่อออกซิเดชัน และ/หรือการไล่น้ำ
แวกซ์เป็นองค์ประกอบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายอุตสาหกรรม เช่น การผลิตสารเคมี (เช่น เคมีภัณฑ์ละเอียดและเคมีภัณฑ์เฉพาะทาง) สารเคลือบ สีและหมึก สารเติมแต่งและสารปรับสมบัติ กาว พลาสติกและ PVC ยางรถยนต์และยาง งานก่อสร้างและอาคาร อุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิ บรรจุภัณฑ์ อาหาร และเครื่องสำอาง
แวกซ์ธรรมชาติ:
- แวกซ์จากสัตว์: ขี้ผึ้ง lanolin ไขมันสัตว์ shellac spermaceti
- แวกซ์จากพืช: คาร์นูบา แคนเดลิลลา ถั่วเหลือง ละหุ่ง รำข้าว เบย์เบอร์รี โจโจบา เป็นต้น
แวกซ์แร่:
- แวกซ์ฟอสซิล: Ceresin, Montan, Ozocerite, แวกซ์พีต
- แวกซ์ปิโตรเลียม: พาราฟิน แวกซ์ไมโครคริสตัลไลน์ เช่น petrolatum
แวกซ์ที่ได้จากการสังเคราะห์:
แวกซ์สังเคราะห์: พอลิเมอร์ของ ethylene เช่น พอลิเอทิลีนและพอลิออลอีเทอร์เอสเทอร์; แวกซ์พอลิโอเลฟิน; แวกซ์เอไมด์ของกรดไขมัน; chlorinated naphthalenes; ชนิดไฮโดรคาร์บอน เช่น Fischer-Tropsch
อิมัลชันแวกซ์คืออะไร?
อิมัลชันแวกซ์ / ระบบกระจายตัวแวกซ์ คือส่วนผสมที่มีเสถียรภาพของแวกซ์หนึ่งชนิดหรือหลายชนิดในน้ำ เนื่องจากแวกซ์และของเหลวที่มีน้ำเป็นองค์ประกอบโดยปกติไม่ผสมเป็นเนื้อเดียวกัน จึงต้องใช้สารลดแรงตึงผิวและกระบวนการผสมที่มีความซับซ้อน เช่น อัลตราซาวนด์กำลังสูง เพื่อสร้างอิมัลชันแวกซ์ที่มีเสถียรภาพ ตามคำศัพท์ที่ถูกต้อง อิมัลชันแวกซ์ต้องเรียกว่าระบบกระจายตัวแวกซ์ เนื่องจากแวกซ์เป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง แต่เนื่องจากอิมัลชัน / ระบบกระจายตัวแวกซ์เตรียมจากแวกซ์หลอมเหลว จึงใช้คำว่า “การทำอิมัลชัน” และ “อิมัลชันแวกซ์” กันมากที่สุดสำหรับสูตรแวกซ์ที่มีน้ำเป็นตัวกลาง ขณะที่คำว่า “ระบบกระจายตัวแวกซ์” ส่วนใหญ่อธิบายถึงสูตรแวกซ์ที่ใช้ตัวทำละลายเป็นตัวกลาง
อิมัลชันคืออะไร
อิมัลชันคือการกระจายตัวของของเหลวในของเหลว ซึ่งประกอบด้วยของเหลวสองชนิดขึ้นไปที่ไม่ผสมเป็นเนื้อเดียวกัน
อิมัลชันสามารถมีได้หลายชนิด: w/o, o/w, w/o/w, o/w/o
สามารถตรวจสอบชนิดของอิมัลชัน (w/o หรือ o/w) ได้ด้วยการทดสอบการเจือจาง อิมัลชันสามารถเจือจางได้เฉพาะด้วยเฟสต่อเนื่อง / เฟสภายนอกเท่านั้น อีกวิธีหนึ่งในการระบุชนิดของอิมัลชันคือการทดสอบการนำไฟฟ้า อิมัลชัน o/w ชนิดมีประจุไม่นำไฟฟ้า ขณะที่อิมัลชัน o/w นำกระแสไฟฟ้า
สำหรับการทดสอบด้วยกระดาษกรอง CoCl2 จะนำกระดาษกรองมาชุบด้วย CoCl2 แล้วทำให้แห้ง (เป็นสีน้ำเงิน) สีของกระดาษกรอง CoCl2 จะเปลี่ยนเป็นสีชมพูเมื่อเติมอิมัลชัน o/w
Hielscher Ultrasonics ผลิตเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกสมรรถนะสูงตั้งแต่ ขนาดห้องปฏิบัติการ ไปจนถึง ขนาดอุตสาหกรรม