Qoplama formulasida ultratovush
Pigmentlar, plomba moddalari, kimyoviy qo'shimchalar, o'zaro bog'lovchilar va reologik modifikatorlar kabi turli komponentlar qoplama va bo'yoq formulalariga kiradi. Ultratovush - qoplamalarda bunday komponentlarni dispersiyalash va emulsifikatsiya qilish, deaglomeratsiya qilish va frezalash uchun samarali vositadir.
Ultratovush qoplamani shakllantirishda qo'llaniladi:
- suvli tizimlarda polimerlarning emulsifikatsiyasi
- pigmentlarni tarqatish va nozik frezalash
- yuqori samarali qoplamalarda nanomateriallarning hajmini kamaytirish
Qoplamalar ikkita keng toifaga bo'linadi: suv va erituvchi asosidagi qatronlar va qoplamalar. Har bir turning o'ziga xos qiyinchiliklari bor. VOCni pasaytirish va yuqori erituvchi narxlarini talab qiluvchi yo'nalishlar suv bilan qoplangan qatronlar bilan qoplash texnologiyalarining o'sishini rag'batlantiradi. Ultrasonikatsiyadan foydalanish bunday ekologik toza tizimlarning ish faoliyatini yaxshilashi mumkin.
Ultrasonikatsiya tufayli kengaytirilgan qoplama formulasi
Ultratovush arxitektura, sanoat, avtomobil va yog'och qoplamalarini ishlab chiqaruvchilarga rang kuchi, tirnalish, yorilish va UV qarshilik yoki elektr o'tkazuvchanligi kabi qoplama xususiyatlarini yaxshilashga yordam beradi. Ushbu qoplama xususiyatlarining ba'zilariga nano o'lchamdagi materiallar, masalan, metall oksidi (TiO) qo'shilishi orqali erishiladi.2, silika, seriy, ZnO, …).
Ultrasonik disperslash texnologiyasi laboratoriya, dastgoh va sanoat ishlab chiqarish darajasida qo'llanilishi mumkin bo'lganligi sababli, 10 tonnadan ortiq o'tkazish tezligiga imkon beradi.&D bosqichi va tijorat ishlab chiqarishda. Jarayon natijalari osongina va chiziqli tarzda kengaytirilishi mumkin.
Hielscher ultratovush qurilmalari juda energiya tejamkor. Qurilmalar taxminan aylantiradi. Elektr quvvatining 80-90% suyuqlikdagi mexanik faollikka kiradi. Bu qayta ishlash xarajatlarini sezilarli darajada kamaytirishga olib keladi.
Quyidagi havolalardan so'ng, yuqori samarali ultratovush tekshiruvidan foydalanish haqida ko'proq ma'lumot olishingiz mumkin
- suvli tizimlarda polimerlarning emulsifikatsiyasi,
- pigmentlarni tarqatish va nozik frezalash,
- va nanomateriallar hajmini kamaytirish.
Sonication yordamida emulsiya polimerizatsiyasi
An'anaviy qoplama formulalari asosiy polimer kimyosidan foydalanadi. Suvga asoslangan qoplama texnologiyasiga o'zgartirish xom ashyoni tanlash, xususiyatlar va formulalar metodologiyasiga ta'sir qiladi.
An'anaviy emulsiya polimerizatsiyasida, masalan, suv bilan qoplangan qoplamalar uchun, zarralar markazdan ularning yuzasiga qurilgan. Kinetik omillar zarrachalarning bir xilligi va morfologiyasiga ta'sir qiladi.
Ultrasonik ishlov berish polimer emulsiyalarini yaratish uchun ikki usulda ishlatilishi mumkin.
- yuqoridan pastga: Emulsiyalash/Tarqatish hajmini kamaytirish orqali kichikroq zarrachalarni hosil qilish uchun kattaroq polimer zarralari
- ostin-ustin: Zarrachalar polimerizatsiyasidan oldin yoki davomida ultratovushdan foydalanish
Miniemulsiyalardagi nanopartikulyar polimerlar
Miniemulsiyalarda zarrachalarning polimerizatsiyasi zarrachalar hajmini yaxshi nazorat qiladigan dispers polimer zarralarini ishlab chiqarish imkonini beradi. K. Landfester (2001) tomonidan taqdim etilgan miniemulsiyalardagi nanopartikulyar polimer zarralarini sintez qilish (shuningdek, nanoreaktorlar sifatida ham tanilgan) polimerik nanozarrachalarni hosil qilishning ajoyib usuli hisoblanadi. Ushbu yondashuv nanoreaktorlar sifatida emulsiyadagi ko'p sonli kichik nanobo'limlardan (dispers faza) foydalanadi. Bularda zarralar alohida, cheklangan tomchilarda juda parallel tarzda sintezlanadi. Landfester (2001) o'z maqolasida deyarli bir xil o'lchamdagi juda o'xshash zarrachalarni yaratish uchun nanoreaktorlarda polimerizatsiyani yuqori mukammallikda taqdim etadi. Yuqoridagi rasmda miniemulsiyalarda ultratovush yordamida poliaddition orqali olingan zarralar ko'rsatilgan.
Yuqori kesish (ultrasonikatsiya) qo'llanilishi natijasida hosil bo'lgan va stabillashadigan moddalar (emulsifikatorlar) tomonidan barqarorlashtirilgan kichik tomchilar, keyinchalik polimerizatsiya yoki past haroratli erituvchi materiallarda haroratning pasayishi bilan qattiqlashishi mumkin. Ultrasonikatsiya partiya va ishlab chiqarish jarayonida deyarli bir xil o'lchamdagi juda kichik tomchilarni ishlab chiqarishi mumkinligi sababli, u yakuniy zarracha hajmini yaxshi nazorat qilish imkonini beradi. Nanozarrachalarni polimerizatsiya qilish uchun gidrofil monomerlarni organik fazaga, gidrofob monomerlarni esa suvda emulsiyalash mumkin.
Zarrachalar hajmini qisqartirganda, zarrachalarning umumiy yuzasi bir vaqtning o'zida ortadi. Chapdagi rasmda sharsimon zarrachalar bo'lsa, zarracha hajmi va sirt maydoni o'rtasidagi bog'liqlik ko'rsatilgan. Shuning uchun emulsiyani barqarorlashtirish uchun zarur bo'lgan sirt faol moddalar miqdori zarrachalarning umumiy sirt maydoni bilan deyarli chiziqli ravishda ortadi. Sirt faol moddaning turi va miqdori tomchilar hajmiga ta'sir qiladi. 30 dan 200 nm gacha bo'lgan tomchilarni anion yoki katyonik sirt faol moddalar yordamida olish mumkin.
Qoplamalardagi pigmentlar
Organik va noorganik pigmentlar qoplama formulalarining muhim tarkibiy qismidir. Pigmentning ishlashini maksimal darajada oshirish uchun zarrachalar hajmini yaxshi nazorat qilish kerak. Suv, erituvchi yoki epoksi tizimlarga pigment kukuni qo'shganda, individual pigment zarralari katta aglomeratlar hosil qiladi. Bunday aglomeratlarni sindirish va individual pigment zarralarini maydalash uchun an'anaviy ravishda rotor-stator mikserlari yoki qo'zg'atuvchi boncuk tegirmonlari kabi yuqori kesish mexanizmlari qo'llaniladi. Qoplamalar ishlab chiqarishda ushbu bosqich uchun juda samarali alternativa ultratovush.
Quyidagi grafiklar sonikatsiyaning marvarid porlashi pigmentining o'lchamiga ta'sirini ko'rsatadi. Ultratovush alohida pigment zarralarini yuqori tezlikda zarrachalararo to'qnashuv orqali maydalaydi. Ultrasonikatsiyaning muhim afzalligi kavitatsion kesish kuchlarining yuqori ta'siri bo'lib, silliqlash vositalaridan (masalan, boncuklar, marvaridlar) foydalanishni keraksiz qiladi. Zarrachalar 1000 km/soatgacha bo'lgan o'ta tez suyuqlik oqimlari bilan tezlashtirilganda, shiddat bilan to'qnashadi va mayda bo'laklarga bo'linadi. Zarrachalarning aşınması ultratovushli frezalangan zarrachalarga silliq sirt beradi. Umuman olganda, ultratovushli frezalash va dispersiya nozik o'lchamdagi va bir xil zarracha taqsimotiga olib keladi.

Ultrasonik frezalash va marvarid porlash pigmentlarining tarqalishi. Qizil grafik sonikatsiyadan oldin zarrachalar hajmi taqsimotini ko'rsatadi, yashil egri sonikatsiya paytida, ko'k egri ultratovush dispersiyasidan keyin yakuniy pigmentlarni ko'rsatadi.
Ultrasonik frezalash va tarqatish ko'pincha yuqori tezlikdagi mikserlar va media tegirmonlaridan ustun turadi, chunki sonikatsiya barcha zarrachalarni yanada izchil qayta ishlashni ta'minlaydi. Umuman olganda, ultrasonikatsiya kichikroq zarracha o'lchamlarini va tor zarracha hajmi taqsimotini (pigment frezalash egri chiziqlari) ishlab chiqaradi. Bu pigment dispersiyalarining umumiy sifatini yaxshilaydi, chunki kattaroq zarralar odatda ishlov berish qobiliyatiga, porlashiga, qarshilikka va optik ko'rinishga xalaqit beradi.
Zarrachalarni maydalash va maydalash ultratovushli kavitatsiya natijasida zarralar orasidagi to'qnashuvga asoslanganligi sababli, ultratovush reaktorlari juda yuqori qattiq konsentratsiyalarni (masalan, asosiy partiyalar) ishlay oladi va hali ham yaxshi hajmni kamaytirish effektlarini ishlab chiqaradi. Quyidagi jadvalda TiO2 ni nam frezalash rasmlari ko'rsatilgan.
Quyidagi diagrammada ultratovush yordamida Degussa anataza titanium dioksidining deaglomeratsiyasi uchun zarracha hajmining taqsimlanish egri chiziqlari ko'rsatilgan. Sonikatsiyadan keyin egri chiziqning tor shakli ultratovushli ishlov berishning odatiy xususiyati hisoblanadi.
Yuqori unumdorlikdagi qoplamalardagi nanosozli materiallar
Nanotexnologiya - bu ko'plab sohalarda o'z yo'lini olib borayotgan yangi texnologiya. Nanomateriallar va nanokompozitlar qoplama formulalarida, masalan, aşınma va tirnalishga chidamliligini yoki UV-barqarorligini oshirish uchun qo'llaniladi. Qoplamalarda qo'llash uchun eng katta qiyinchilik shaffoflik, tiniqlik va yorqinlikni saqlashdir. Shuning uchun nanozarrachalar yorug'likning ko'rinadigan spektriga aralashmaslik uchun juda kichik bo'lishi kerak. Ko'pgina ilovalar uchun bu 100nm dan sezilarli darajada past.
Yuqori samarali komponentlarni nanometr diapazoniga qadar nam silliqlash nano muhandislik qoplamalarini shakllantirishda muhim qadam bo'ladi. Ko'rinadigan yorug'likka xalaqit beradigan har qanday zarralar tuman va shaffoflikni yo'qotadi. Shuning uchun, juda tor o'lchamdagi taqsimotlar talab qilinadi. Ultrasonikatsiya qattiq moddalarni mayda maydalash uchun juda samarali vositadir. Suyuqlikdagi ultratovush / akustik kavitatsiya yuqori tezlikda zarrachalararo to'qnashuvlarga olib keladi. Oddiy boncuk tegirmonlari va shag'al tegirmonlaridan farqli o'laroq, zarrachalarning o'zlari bir-birini maydalab, frezalash vositalarini keraksiz qiladi.
Kompaniyalar, masalan Panadur (Germaniya) qolipdagi qoplamalarda nanomateriallarni tarqatish va deaglomeratsiya qilish uchun Hielscher ultrasonikatorlaridan foydalaning. Qolib ichidagi qoplamalarning ultratovush dispersiyasi haqida ko'proq o'qish uchun shu yerni bosing!
Yonuvchan suyuqliklar yoki erituvchilarni xavfli muhitda sonikatsiya qilish uchun ATEX tomonidan sertifikatlangan protsessorlar mavjud. Atex tomonidan sertifikatlangan ultrasonikator UIP1000-Exd haqida ko'proq bilib oling!
Biz bilan bog'lanish! / Bizdan so'rang!
Adabiyot
- Behrend, O., Schubert, H. (2000): Influence of continuous phase viscosity on emulsification by ultrasound, in: Ultrasonics Sonochemistry 7, 2000. 77-85.
- Behrend, O., Schubert, H. (2001): Influence of hydrostatic pressure and gas content on continuous ultrasound emulsification, in: Ultrasonics Sonochemistry 8, 2001. 271-276.
- Landfester, K. (2001): The Generation of Nanoparticles in Miniemulsions; in: Advanced Materials 2001, 13, No 10, May17th. Wiley-VCH.
- Hielscher, T. (2005): Ultrasonic Production of Nano-Size Dispersions and Emulsions, in: Proceedings of European Nanosystems Conference ENS’05.

Hielscher Ultrasonics kompaniyasi yuqori samarali ultratovushli homogenizatorlarni ishlab chiqaradi laboratoriya uchun sanoat hajmi.