Güç Ultrasoniği ile Vaks Emülsiyonları
Vaks, çok homojen bir dağılımla nano damlacıklar halinde disperse edildiğinde kararlı bir vaks emülsiyonu elde edilir. Ultrasonik homojenizatörler yüksek kesme kuvvetleri oluşturur ve kararlı vaks nanoemülsiyonları üretmek için güvenilir ve sağlam sistemlerdir. Hielscher Ultrasonics yüksek kesmeli homojenizatörleri, çeşitli endüstriler için üstün emülsiyonlar sağlar.
Ultrasonik Vaks Emülsiyonları
Ultrasonik olarak oluşturulan yüksek kesme kuvvetleri, nano boyutlu vaks emülsiyonları, örneğin kararlı parafin vaksı nanoemülsiyonları üretmek için gerekli enerjiyi sağlar.
Çok yüksek işlevselliğe (örneğin yağlama, suya dayanıklılık, çizilmeye dayanıklılık vb.) sahip üstün bir ürün elde etmek amacıyla çeşitli vaksların bir kombinasyonu kullanılarak mikron altı ve nano boyutlu emülsiyonlar ve dispersiyonlar formüle edilebilir.
Ultrasonik homojenizatörlerin yüksek kesme kuvvetleri, parçacıkları dengede olan, kararlı ve kullanıma hazır vaks formülasyonlarının üretilmesini sağlar. Ultrasonik emülsifikasyon sonucunda nano boyutlu parçacıklar ve homojen bir dağılım elde edilir.
Vaks emülsiyonlarının üretimi için endüstriyel ultrasonik sürekli akış sistemi.
- 100nm’den küçük, çok küçük damlacık boyutları
- kararlı emülsiyonlar
- uzatılmış raf ömrü (mekanik kararlılık)
- daha yüksek etkinlik
- hassas proses kontrolü
Ultrasonik Parafin Vaksı Nanoemülsiyonu
Kararlı Bir Parafin Vaksı Emülsiyonu Nasıl Hazırlanır?
Nano boyutlu vaks emülsiyonu, erimiş parafin vaksı (yağ fazı olarak), distile su ve yüzey aktif madde olarak anyonik SDS kullanılarak formüle edilir. Kaba bir ön karışım oluşturmak için vaks, su ve yüzey aktif madde, 1000 rpm hızında çalışan bir manyetik karıştırıcı kullanılarak homojenize edilir. Bu amaçla yüzey aktif madde (emülsiyondaki konsantrasyonu 10 mg/ml) ve su bir beherde karıştırılır ve yaklaşık 65–70ºC sıcaklığa ısıtılır. Ardından parafin vaksı, manyetik karıştırma altında yağ fazının hacim fraksiyonu 0,2 olarak tutularak damla damla eklenir.
Parafin vaksının tamamı eklendikten sonra kaba ön karışım halindeki emülsiyon, UIP1000hdT ultrasonik tezgâh üstü homojenizatörü (1000W, 20kHz) kullanılarak yaklaşık 15 dakika boyunca sonikasyona tabi tutulur. Ultrasonik emülsifikasyon prosesi sonucunda çok yüksek kararlılığa sahip bir nano vaks emülsiyonu elde edilir.
Sonikasyon kullanılarak hazırlanan parafin vaksı emülsiyonu hakkında daha fazla bilgi edinin!
Hielscher UP400St ile hazırlanan ultrasonik nanoemülsiyonlar
Yüzey Aktif Maddeler
Vaks emülsiyonları, sterik bir mekanizma (noniyonik emülgatörler kullanılarak) veya elektrostatik bir mekanizma (iyonik emülgatörler, çoğunlukla anyonik emülgatörler kullanılarak) yoluyla stabilize edilebilir. Anyonik ve noniyonik emülgatörlerin bir arada kullanılması, vaks parçacıkları her iki stabilizasyon mekanizmasıyla da korunduğundan emülsiyona optimum kararlılık sağlar. Bu, elektrosterik stabilizasyon mekanizması olarak adlandırılır.
Vaksların emülsifikasyonu için anyonik, katyonik veya noniyonik olabilen çeşitli emülgatörler ya da yüzey aktif maddeler kullanılabilir. En yaygın kullanılan yüzey aktif maddeler, sert suya, pH şoklarına ve elektrolitlere karşı olağanüstü kararlılık sundukları için noniyonik yüzey aktif maddeler olan yağ alkolü etoksilatlarıdır. Diğer özel malzeme özellikleri için başka çeşitli yüzey aktif maddeler kullanılır; örneğin daha iyi hidrofobiklik için anyonik yüzey aktif maddeler veya daha iyi yapışma için katyonik yüzey aktif maddeler.
Not: Damlacıklar ne kadar küçükse damlacık yüzeyini kaplamak için o kadar fazla yüzey aktif madde gerekir; çünkü kürelerin V/S oranı şöyledir: S/V = 3/R. Uzunlukta veya yarıçapta x*l ya da x*r şeklindeki herhangi bir artış için yüzey alanındaki artış x’in karesidir (x2) ve hacimdeki artış x’in küpüdür (x3).
Vaks Emülsiyonları ve Dispersiyonları ile Formülasyon Hazırlama
Ultrasonik homojenizatörler yalnızca vaks emülsiyonları / dispersiyonları oluşturmak için kullanılmaz – emülsiyonu nihai ürüne (örneğin kaplamalar, laklar, boyalar, kozmetikler vb.) bir katkı maddesi olarak dahil etmek amacıyla sonraki aşamalarda vaks emülsiyonlarını işlemek için de kullanılır.
Kararlı Vaks Emülsiyonları için Ağır Hizmet Tipi Ultrasonik Homojenizatörler
Hielscher Ultrasonics, yüksek güçlü ultrasonik homojenizatörlerin dünya çapında tanınan bir tedarikçisidir. Sonikatörlerimiz, dünya genelinde kimya, ilaç, kozmetik ve gıda endüstrilerinde güvenilir ve sağlam “iş makineleri” olarak kullanılır. Hielscher endüstriyel sınıf sonikatörleri, yoğun kavitasyon ve yüksek kesme oluşturmak için sürekli olarak 200µm’ye kadar (ve talep üzerine daha yüksek) çok yüksek genlikler sağlayabilir. Sonuç olarak, parçacık dağılımları çok dar olan ultra ince nanoemülsiyonlar ve dispersiyonlar üretilir. Yüksek güçlü ultrason sistemlerimiz, vaks formülasyonlarınızda üstün kalite elde etmenize yardımcı olur.
Hielscher sonikatörlerinin sağlamlığı, ağır hizmet koşullarında ve zorlu ortamlarda 24/7 çalışmaya olanak tanır.
UP400St prob tipi sonikatörü ile kararlı vaks emülsiyonlarının hazırlanması.
| Parti Hacmi | Debi | Önerilen Cihazlar |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| 15–150L | 3–15L/min | UIP6000hdT |
| uygulanamaz | 10–100L/min | UIP16000hdT |
| uygulanamaz | daha yüksek | Küme halinde UIP16000hdT |
Bizimle İletişime Geçin! / Bize Sorun!
Güçlü 1,5kW UIP15000hdT ultrasonik homojenizatörü ve akış hücresi ile hat içi emülsifikasyon.
Literatür / Kaynaklar
- 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.
Bilinmesi Gerekenler
Vaks Nedir? Vakslar Ne İçin Kullanılır?
Vakslar, ortam sıcaklığına yakın sıcaklıklarda hidrofobik, şekillendirilebilir katılar olan çeşitli organik bileşiklerden oluşan bir sınıf olarak tanımlanır. Vakslar; hidrokarbonlar (normal veya dallanmış alkanlar ve alkenler), ketonlar, diketonlar, birincil ve ikincil alkoller, aldehitler, sterol esterleri, alkanoik asitler, terpenler (skualen) ve monoesterler (vaks esterleri) dahil olmak üzere çeşitli bileşenlerden oluşur. Vaksların kimyasal bileşimi karmaşıktır ve değişkenlik gösterir; ancak genel olarak vakslar nispeten yüksek oranda alkan içerir ve hidrokarbonlar uzun veya çok uzun karbon zincirlerine sahiptir (12 ila yaklaşık 38 karbon atomu). Geniş bir sıcaklık aralığında katı halde bulunurlar (erime noktası 60°C ile 100°C arasındadır). Eritildiklerinde düşük viskoziteli bir sıvıya dönüşürler.
Suda çözünmemeleri, ancak organik, apolar çözücülerde çözünmeleri ile karakterize edilirler. Vakslar doğal (bitkisel veya hayvansal kökenli), yarı sentetik ve sentetik vakslar olarak ayrılabilir.
Vaksların ticari üretiminde ana kaynak ham petroldür.
En önemli iki petrol vaksı türü, parafin vaksları ve mikrokristalin vakslardır:
Parafin vaksları çoğunlukla beyaz, kokusuz, tatsız, mumsu bir katı kıvama sahiptir; tipik erime noktası 46°C ile 68°C (115°F ile 154°F) arasında, yoğunluğu ise yaklaşık 900 kg/m3 değerindedir. Makrokristalin bir yapıya sahiptir ve suda çözünmez, ancak eter, benzen ve belirli esterlerde çözünür. Parafin vaksları ham petrolden elde edilir ve 20 ile 40 arasında karbon atomu içerir.
Mikrokristalin vaks, petrolatum olarak da bilinir ve kokusu, rengi, yağ içeriği, kıvamı ve yağ bağlama özelliği nedeniyle çok çeşitli uygulamalarda kullanılır.
α-olefin vaksları sentetik olarak etilenden, Ziegler-Natta katalizörüyle Fischer-Tropsch sentezi yoluyla veya etilenin oligomerizasyonu yoluyla elde edilir. Alfa-olefin vaksları en yaygın olarak yağlama yağı katkılarında, PVC yağlayıcılarında, mumlarda, petrol sondajı kimyasallarında ve kozmetiklerde kullanılır.
Polietilen Vaksı (PE-WAX), etilen monomer zincirlerinden oluşan ultra düşük molekül ağırlıklı bir polietilendir (ULMWPE). Polipropilen vaksı (PP-WAX), sentetik, kristalin, düşük molekül ağırlıklı bir reçinedir.
Hem polietilen hem de polipropilen vaksları homopolimerdir ve başlıca plastikler için renklendirici formülasyonlarının hazırlanmasında kullanılır.
Kopolimer vaksları , örneğin etilen vinil asetat (EVA) ve etilen akrilik asit (EAA) türevleri, kaplama formülasyonlarında, örneğin metalik baz katlarda yaygın olarak kullanılır.
Vakslar ve vaks katkıları, bir ürüne yağlama/kayganlık, reoloji, aşınma direnci, yapışmayı önleme/bariyer özelliği, parlaklık veya matlık, oksidasyona karşı direnç ve/veya su iticilik kazandırmak için yaygın olarak kullanılır.
Vakslar; kimyasallar (örneğin ince ve özel kimyasallar), kaplamalar, boyalar ve mürekkepler, katkılar ve modifiye ediciler, yapıştırıcılar, plastikler ve PVC, lastikler ve kauçuklar, inşaat ve yapı, termostatik kontrol cihazları, ambalajlar, gıda ve kozmetik üretimi gibi birçok endüstride yaygın olarak kullanılan bir bileşendir.
Doğal Vakslar:
- Hayvansal Vakslar: balmumu, lanolin, donyağı, şellak, spermaseti
- Bitkisel Vakslar: karnauba, kandelilla, soya, hint yağı, pirinç kepeği, bayberry, jojoba vb.
Mineral vakslar:
- Fosil Vakslar: Serezin, Montan, Ozokerit, turba vaksı
- Petrol Vaksları: parafin, mikrokristalin vakslar, örneğin petrolatum
Sentezlenmiş Vakslar:
Sentetik Vakslar: etilenik polimerler, örneğin polietilen ve poliol eter-esterleri; poliolefin vaksları; yağ asidi amid vaksları; klorlanmış naftalenler; hidrokarbon tipi, örneğin Fischer-Tropsch.
Vaks Emülsiyonu Nedir?
Vaks emülsiyonu / vaks dispersiyonu, bir veya birden fazla vaksın su içinde oluşturduğu kararlı bir karışımdır. Vakslar ve sulu sıvılar normalde birbiriyle karışmadığından kararlı bir vaks emülsiyonu oluşturmak için yüzey aktif maddeler ve gelişmiş bir karıştırma prosesi, örneğin güç ultrasoniği gerekir. Vakslar oda sıcaklığında katı olduğundan doğru terminolojiyle bir vaks emülsiyonu, vaks dispersiyonu olarak adlandırılmalıdır. Ancak vaks emülsiyonları / dispersiyonları erimiş vakslarla hazırlandığından sulu vaks formülasyonları için en yaygın olarak “emülsifikasyon” ve “vaks emülsiyonu” terimleri kullanılırken “vaks dispersiyonu” terimi çoğunlukla çözücü bazlı bir vaks formülasyonunu tanımlar.
Emülsiyon Nedir?
Emülsiyon, birbiriyle karışmayan iki veya daha fazla sıvının sıvı içinde sıvı dispersiyonudur.
Bir emülsiyon çeşitli tiplerde olabilir: w/o, o/w, w/o/w, o/w/o
Emülsiyon tipi (w/o veya o/w), bir seyreltme testiyle incelenebilir. Emülsiyon yalnızca sürekli / dış faz ile seyreltilebilir. Emülsiyon tipini belirlemenin başka bir yöntemi de iletkenlik testidir. İyonik o/w emülsiyonları iletken değildir, o/w emülsiyonları ise elektrik akımını iletir.
CoCl2 filtre kâğıdı testini uygulamak için bir filtre kâğıdına CoCl2 emdirilir ve kâğıt kurutulur (mavi renk). Bir o/w emülsiyonu eklendiğinde CoCl2 filtre kâğıdının rengi pembeye dönüşür.
Hielscher Ultrasonics, yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörleri laboratuvar ölçeğinden endüstriyel ölçeğe kadar üretir.