Silikanın Ultrasonik Dispersiyonu (SiO2)

SiO2, nano-silika veya mikro silika olarak da bilinen silika, diş macunu, çimento, sentetik kauçuk, yüksek performanslı polimer veya gıda ürünlerinde koyulaştırıcı, adsorban, topaklanmayı önleyici madde veya kokular ve tatlar için taşıyıcı olarak kullanılır. Aşağıda, nanosilika ve mikrosilikanın kullanımları ve ultrasoniklerin sonomekanik etkilerinin, daha iyi silika süspansiyonları yaparak ve silika nanopartikül sentezini kolaylaştırarak proses verimliliğini ve nihai ürün performansını nasıl iyileştirebileceği hakkında daha fazla bilgi edineceksiniz.

Nano Silikanın Ultrasonik Dispersiyonunun Avantajları (SiO2)

Silika, çok çeşitli hidrofilik ve hidrofobik formlarda mevcuttur ve birkaç mikrometreden birkaç nanometreye kadar son derece ince bir parçacık boyutuna sahiptir. Tipik olarak silika ıslandıktan sonra iyi dağılmaz. Ayrıca ürün formülasyonuna çok fazla mikro kabarcık ekler. Ultrasonication, mikro-silika ve nano-silika dağıtmak ve formülasyondan çözünmüş gaz ve mikro kabarcıkları çıkarmak için etkili bir proses teknolojisidir.

Ultrasonik dispersiyon, partikülleri sıvı bir ortamda dağıtmak ve deagglomera etmek için yüksek yoğunluklu, düşük frekanslı ultrason dalgalarını kullanan bir tekniktir. Silika ve nano-silikanın dispersiyonu söz konusu olduğunda, ultrasonik dispersiyon çeşitli avantajlar sunar:
 

Silikanın Partikül Boyutunun Önemi

Nano boyutlu veya mikro boyutlu silikanın birçok uygulaması için, iyi ve homojen bir dispersiyon çok önemlidir. Genellikle, örneğin partikül boyutu ölçümü için tek dağılımlı bir silika süspansiyonu gereklidir. Özellikle çizilme direncini artırmak için mürekkeplerde veya kaplamalarda ve polimerlerde kullanım için, silika parçacıklarının bulanıklığı önlemek ve şeffaflığı korumak için görünür ışığa müdahale etmeyecek kadar küçük olması gerekir. Çoğu kaplama için, bu gereksinimi karşılamak için silika parçacıklarının 40nm'den daha küçük olması gerekir. Diğer uygulamalar için, silika partikülü aglomerasyonu, her bir silika partikülünün çevredeki ortamla etkileşime girmesini engeller.
Ultrasonik homojenizatörler, dispersiyon silikasında döner karıştırıcılar veya tank karıştırıcılar gibi diğer yüksek parçalayıcı karıştırma yöntemlerinden daha etkilidir. Aşağıdaki resim, füme silikanın suda ultrasonik olarak dağılmasının tipik bir sonucunu göstermektedir.

Füme Silikanın Suda Ultrasonik Dispersiyonu

Silika boyutunun küçültülmesinde işleme verimliliği

Nano-silikanın ultrasonik dispersiyonu, IKA Ultra-Turrax gibi diğer yüksek parçalayıcı karıştırma yöntemlerinden daha üstündür. Ultrasonikler, daha küçük bir silika parçacık boyutuna sahip süspansiyonlar üretir ve ultrasonikasyon, enerji açısından daha verimli bir teknolojidir. Pohl ve Schubert, bir Ultra-Turrax (rotor-stator sistemi) kullanarak sudaki Aerosil 90'ın (ağırlıkça% 2) partikül boyutu azalmasını bir Hielscher UIP1000hd (1kW ultrasonik cihaz) ile karşılaştırdı. Aşağıdaki grafik, ultrasonik işlemin üstün sonuçlarını göstermektedir. Çalışmasının bir sonucu olarak Pohl, "Sabit özgül enerjide EV ultrasonunun rotor-stator sisteminden daha etkili olduğu" sonucuna vardı. Enerji verimliliği ve silika parçacık boyutu homojenliği, üretim maliyetinin, işlem kapasitesinin ve ürün kalitesinin önemli olduğu üretim süreçlerinde son derece önemlidir.

Silika Dispersiyonu için Ultrasonik ve Ultra-turrax

Aşağıdaki resimler, Pohl'un sprey dondurularak kurutulmuş silika granüllerini sonikleştirerek elde ettiği sonuçları göstermektedir.

Solda: Ultrasonik deagglomerasyondan önce sprey dondurma silika granüllerinin REM resimleri
Sağda: Ultrasonik olarak dağılmış silika parçalarının TEM resimleri
Çalışma ve görüntüler: Pohl ve Schubert, 2004)

Yüksek Kaliteli Silika Formülasyonları için Yüksek Performanslı Ultrasonik Dağıtıcılar

Hielscher Ultrasonics, sıvıların, katı yüklü süspansiyonların ve macunların işlenmesi için yüksek performanslı ultrason homojenizatörlerin geliştirilmesi, üretimi ve tedariki konusunda uzmanlaşmış bir Alman aile şirketidir. Hielscher ultrasonik homojenizatörler, istenen herhangi bir spesifikasyonu elde etmek için silika bulamaçlarını ve diğer nano süspansiyonları güvenilir bir şekilde işler. Son derece hassas, aşındırıcı veya yüksek viskoziteli ürün formülasyonları bile ultrasonikasyon kullanılarak verimli bir şekilde dağıtılabilir ve deagglomeration olabilir. Gelişmiş ultrasonicator'larımız son derece çok yönlüdür ve sofistike toplu ve satır içi tedavi olanakları sunar. Güvenilir yüksek kalite standartları ve tekrarlanabilir sonuçlar, ultrasonik silika dispersiyonunun temel özellikleridir.
Hielscher state-of-the-art endüstriyel sınıf ultrasonicators akıllı ve kullanıcı dostu bir menü, programlanabilir ayarlar, entegre bir SD kart üzerinde otomatik veri protokolü, tarayıcı uzaktan kumanda ve yüksek sağlamlık özellikleri.
Ultrasonik işleme söz konusu olduğunda genlik en etkili parametredir. Genlik, bir ultrasonik dalganın maksimum yer değiştirmesini veya tepeden tepeye hareketini ifade eder. Ultrasonik dispersiyon, deagglomeration ve ıslak frezeleme için, partikül boyutunun küçültülmesi için yeterli enerjiyi uygulamak için genellikle yüksek genlikler gereklidir. Hielscher endüstriyel ultrasonik işlemciler son derece yüksek genlikler sağlayabilir. 200μm'ye kadar genlikler, 7/24 çalışmada kolayca sürekli olarak çalıştırılabilir. Daha da yüksek genlikler için, özelleştirilmiş ultrasonik sonotrodlar mevcuttur.
Küçük ve orta boy R'den&Sürekli modda ticari silika üretimi için endüstriyel sistemlere D ve pilot ultrasonicators, Hielscher Ultrasonics, üstün silika işleme gereksinimlerinizi karşılamak için doğru ultrasonik işlemciye sahiptir.

Tasarım, İmalat ve Danışmanlık – Almanya'da Üretilen Kalite

Hielscher ultrasonicators en yüksek kalite ve tasarım standartları için iyi bilinir. Sağlamlık ve kolay kullanım, ultrasonicators'ımızın endüstriyel tesislere sorunsuz bir şekilde entegre edilmesini sağlar. Zorlu koşullar ve zorlu ortamlar Hielscher ultrasonicators tarafından kolayca ele alınır.

Hielscher Ultrasonics, ISO sertifikalı bir şirkettir ve en son teknoloji ve kullanıcı dostu özelliklere sahip yüksek performanslı ultrasonicators'a özel önem vermektedir. Tabii ki, Hielscher ultrasonicators CE uyumludur ve UL, CSA ve RoHs gereksinimlerini karşılar.

Aşağıdaki tablo size ultrasonicators'ımızın yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesini verir:

Silika (SiO2, Silikon Dioksit) Nedir?

Silika, kimyasal formülü SiO2 veya silikon dioksit olan silikon ve oksijenden oluşan kimyasal bir bileşiktir. Erimiş kuvars, füme silika, silika jel ve aerojeller gibi birçok farklı silika formu vardır. Silika, çeşitli minerallerin bir bileşiği ve sentetik bir ürün olarak bulunur. Silika doğada en yaygın olarak kuvars olarak ve çeşitli canlı organizmalarda bulunur. Silikon dioksit, kuvarsın madenciliği ve saflaştırılmasıyla elde edilir. Amorf silikanın üç ana formu pirojenik silika, çökeltilmiş silika ve silika jeldir.

Füme Silika / Pirojenik Silika

Oksijen açısından zengin bir hidrojen alevi içinde yanan silikon tetraklorür (SiCl4) bir SiO2 dumanı üretir – füme silika. Alternatif olarak, kuvars kumunun 3000 °C'lik bir elektrik arkında buharlaştırılması da füme silika üretir. Her iki işlemde de, ortaya çıkan mikroskobik amorf silika damlacıkları dallı, zincir benzeri, üç boyutlu ikincil parçacıklara dönüşür. Bu ikincil parçacıklar daha sonra son derece düşük kütle yoğunluğuna ve çok yüksek yüzey alanına sahip beyaz bir toz halinde toplanır. Gözeneksiz füme silikanın birincil partikül boyutu 5 ila 50 nm arasındadır. Füme silika çok güçlü bir koyulaştırıcı etkiye sahiptir. Bu nedenle, füme silika, silikon elastomerde dolgu maddesi ve boyalarda, kaplamalarda, yapıştırıcılarda, baskı mürekkeplerinde veya doymamış polyester reçinelerde viskozite ayarı olarak kullanılır. Füme Silika, organik, sıvı veya sulu uygulamalar için hidrofobik veya hidrofilik hale getirmek için işlenebilir. Hidrofobik silika, etkili bir köpük giderici bileşendir (köpük önleyici madde).
Ultrasonik gaz giderme ve köpük giderme hakkında bilgi almak için buraya tıklayın.
Füme Silika CAS numarası 112945-52-5

Silis Dumanı / Mikrosilika

Silis dumanı ultra incedir, mikro silika olarak da bilinen nano boyutlu toz. Silis dumanı, füme silika ile karıştırılmamalıdır. Üretim süreci, silis dumanının partikül morfolojisi ve uygulama alanlarının tümü, füme silikadan farklıdır. Silika dumanı, SiO2'nin amorf, kristal olmayan, polimorf bir formudur. Silis dumanı, ortalama partikül çapına sahip küresel partiküllerden oluşur 150 nm. Silis dumanının en belirgin uygulaması, yüksek performanslı beton için puzolanik malzemedir. Basınç dayanımı, yapışma dayanımı ve aşınma direnci gibi beton özelliklerini iyileştirmek için Portland çimentosu betonuna eklenir. Bunun ötesinde, silis dumanı, betonun klorür iyonlarına geçirgenliğini azaltır. Bu, betonun takviye çeliğini korozyondan korur.
Çimento ve silis dumanının ultrasonik karışımı hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen buraya tıklayın!
Silika Dumanı CAS numarası: 69012-64-2, Silika Dumanı EINECS numarası: 273-761-1

Çökeltilmiş Silika

Çökeltilmiş silika, SiO2'nin beyaz toz halinde sentetik amorf formudur. Çökeltilmiş silika, plastik veya kauçukta, örneğin lastiklerde dolgu maddesi, yumuşatıcı veya performans iyileştirme olarak kullanılır. Diğer kullanımlar arasında diş macunlarında temizleme, koyulaştırma veya parlatma maddesi bulunur.
Diş macunu üretiminde ultrasonik karıştırma hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen buraya tıklayın!
Füme silikanın birincil parçacıkları 5 ila 100 nm arasında bir çapa sahipken, aglomera boyutu 40 μm'ye kadardır ve ortalama gözenek boyutu 30 nm'den büyüktür. Pirojenik silika gibi, çökelmiş silika da esasen mikro gözenekli değildir.
Füme Silika, silikat tuzları içeren bir çözeltiden çökeltme ile üretilir. Nötr bir silikat çözeltisinin bir mineral asit ile reaksiyonundan sonra, sülfürik asit ve sodyum silikat çözeltileri, ultrasonik çalkalama gibi çalkalama ile aynı anda suya eklenir. Silika asidik koşullarda çökelir. Çökelme süresi, reaktanların eklenme hızı, sıcaklık ve konsantrasyon ve pH gibi faktörlerin yanı sıra, çalkalama yöntemi ve yoğunluğu silikanın özelliklerini değiştirebilir. Ultrasonik bir reaktör odasındaki sonomekanik çalkalama, tutarlı ve düzgün bir parçacık boyutu üretmek için etkili bir yöntemdir. Yüksek sıcaklıklarda ultrasonik ajitasyon, bir jel aşamasının oluşumunu önler.
Çökeltilmiş silika gibi nanomalzemelerin ultrasonik destekli çökeltilmesi hakkında daha fazla bilgi için lütfen buraya tıklayın!
Çökeltilmiş Silika CAS numarası: 7631-86-9

Kolloidal Silika / Silika Kolloid

Kolloidal silika, sıvı fazda ince gözeneksiz, amorf, çoğunlukla küresel silika parçacıklarının bir süspansiyonudur.
Silika kolloidlerin en yaygın kullanımları, kağıt yapımında drenaj yardımcısı, silikon gofret parlatma için aşındırıcı, kimyasal işlemlerde katalizör, nem emici, aşınmaya dirençli kaplamalara katkı maddesi veya topaklanma, pıhtılaşma, dağıtma veya stabilize etme için yüzey aktif maddedir.
Aşınmaya dirençli polimer kaplamalarda kolloidal silika hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen buraya tıklayın!

Kolloidal silika üretimi çok aşamalı bir süreçtir. Bir alkali-silikat çözeltisinin kısmi nötralizasyonu, silika çekirdeğinin oluşumuna yol açar. Kolloidal silika parçacıklarının alt birimleri tipik olarak 1 ila 5 nm aralığındadır. Polimerizasyon koşullarına bağlı olarak, bu alt birimler bir araya getirilebilir. PH'ı 7'nin altına düşürerek veya tuz ilavesiyle birimler, genellikle silika jeller olarak adlandırılan zincirler halinde birbirine kaynaşma eğilimindedir. Aksi takdirde, alt birimler ayrı kalır ve yavaş yavaş büyür. Elde edilen ürünler genellikle silika sollar veya çökeltilmiş silika olarak adlandırılır. Bir kolloidal silika süspansiyonu, pH ayarlaması ile stabilize edilir ve daha sonra örneğin buharlaştırma yoluyla konsantre edilir.
Sol-jel proseslerindeki sonomekanik etkiler hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen buraya tıklayın!

Silika Sağlık Riski

Kuru veya havadaki kristal silikon dioksit, ciddi akciğer hastalığına, akciğer kanserine veya sistemik otoimmün hastalıklara neden olabilen insan akciğeri kanserojenidir. Silika tozu solunduğunda ve akciğerlere girdiğinde, skar dokusu oluşumuna neden olur ve akciğerlerin oksijen alma yeteneğini azaltır (Silikoz). SiO2'nin ıslatılması ve sıvı bir faza dağıtılması, örneğin ultrasonik homojenizasyon yoluyla, soluma riskini ortadan kaldırır. Bu nedenle SiO2 içeren sıvı bir ürünün Silikozise neden olma riski çok düşüktür. Silika kuru toz halinde çalışırken lütfen uygun kişisel koruma ekipmanı kullanın!

Edebiyat