Công thức kết dính hiệu suất cao – Cải thiện bằng cách phân tán siêu âm

Chất kết dính hiệu suất cao được cấu tạo từ epoxy, silicone, polyurethane, polysulfide hoặc các hệ thống acrylic có chứa các chất độn và phụ gia khác nhau (nano-), mang lại hiệu suất đặc biệt cho chất kết dính như cường độ liên kết, trọng lượng nhẹ, độ bền, chịu nhiệt và bền vững. Pha trộn hiệu quả và đáng tin cậy là cần thiết để xây dựng chất kết dính hiệu suất cao. Phân tán và nhũ tương siêu âm được sử dụng kết hợp các thành phần khác nhau thống nhất thành hỗn hợp chất kết dính đồng nhất. Sonication nội tuyến pha trộn ngay cả vật liệu nhớt cao và tải chất độn nano cao đáng tin cậy và hiệu quả sản xuất chất kết dính vượt trội.

Lực cắt cao siêu âm để phân tán chất kết dính hiệu suất cao

Chất kết dính hiệu suất cao cung cấp sức mạnh liên kết phi thường, độ bền và trọng lượng nhẹ. Tùy thuộc vào ứng dụng cuối cùng, polyme, copolymer và nhiều chất phụ gia được xây dựng theo công thức nấu ăn phức tạp.

Hệ thống epoxy, silicone, polyurethane và acrylic cho chất kết dính và keo được sản xuất bởi các chất xây dựng, sửa đổi cơ sở kết dính bằng cách thêm tackifiers, chất độn khoáng chất (talc, silica, alumina, v.v.), flexibilizers, giảm độ nhớt, chất tạo màu, chất làm đặc, máy gia tốc, chất kích thích độ bám dính, v.v. Những sửa đổi này phục vụ một số mục đích như cải thiện hiệu suất và / hoặc xử lý thuận tiện hoặc để giảm chi phí. Máy phân tán cắt cao siêu âm là lý tưởng để xây dựng các hệ thống epoxy khác nhau trong dòng và cho phép sản xuất linh hoạt các chất kết dính phù hợp với yêu cầu của các ứng dụng cụ thể.

Máy trộn cắt cao siêu âm cho các ứng dụng phân tán và nhũ tương đòi hỏi

Bộ xử lý siêu âm hiệu suất cao hoạt động như máy trộn cắt cao. Các lực cắt cực cao được tạo ra bởi các ứng dụng siêu âm / âm thanh và lý tưởng cho nhũ tương hàng loạt và nội tuyến, phân tán, phay, khử tụng và đồng nhất hóa. Nồng độ rắn và độ nhớt thấp đến cao có thể dễ dàng được xử lý bằng cách sử dụng bộ phân tán nội tuyến siêu âm.

Siêu âm cắt cao cắt trộn vật liệu nano trong chất kết dính

Vật liệu nano như ống nano carbon (CNT), hạt nano kim loại, nano-silica, đất sét nano, sợi nano và nhiều hạt có kích thước nano khác được sử dụng để sản xuất polyme ép nano (nanocomposites). Các hạt nano nổi tiếng với khả năng thay đổi tính chất cơ học (ví dụ: độ cứng, độ đàn hồi), tính chất điện (ví dụ: độ dẫn điện), tính chất chức năng (ví dụ: tính thấm, nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh, mô đun) và hiệu suất gãy của chất kết dính polymer nhiệt. Không chỉ cung cấp cho vật liệu nano các đặc tính hiệu suất cao đặc biệt như cường độ liên kết, độ bền, độ thuận lợi, độ đàn hồi hoặc khả năng chịu nhiệt; Việc bổ sung các hạt có cấu trúc nano cũng có thể cải thiện tính chất rào cản của polyme.
Các lực cắt cao của cavitation âm thanh được tạo ra bằng siêu âm nổi tiếng với khả năng khử cacbon và phân tán các hạt nano và thậm chí phá vỡ các hạt chính (tức là phay siêu âm). Khi các lực siêu âm này được áp dụng cho các hệ thống polymer có chứa các hạt nano và các chất độn khác, thu được một công thức rất đồng đều. Phân tán siêu âm là một phương pháp tiết kiệm năng lượng cho thấy mức tiêu thụ năng lượng ít hơn khi so sánh với các phương pháp trộn cắt thông thường như máy trộn lưỡi cắt cao, máy trộn cánh quạt hoặc nhà máy.

Kaboori et al. (2013) đã chứng minh rằng siêu âm là một phương pháp hiệu quả để phân tán các cấu trúc nhiều lớp của montmorillonite (MMT) và phát triển chất kết dính PVA gia cố MMT. Siêu âm được chứng minh là đáng tin cậy và hiệu quả trong việc phân tán nanoclay trong PVA ở mức thấp (1% và 2%) và cao (4%) tải.
Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng "kỹ thuật siêu âm rất hiệu quả trong việc phân tán nanoclay đặc biệt là ở tải cao, trái ngược với máy trộn tốc độ cắt cao. Trộn tốc độ cao có thể phân tán nanoclay trong PVA chỉ ở tải thấp và tăng cường độ bền liên kết của PVA trong các điều kiện khác nhau. Trộn tốc độ cao có một số nhược điểm: có thể gây thiệt hại cho nhũ tương PVA (vì lực cắt mạnh được sử dụng trong quá trình trộn), chi phí cao và tiêu thụ năng lượng cao. Ngược lại, kỹ thuật siêu âm có tác động tiêu cực tối thiểu đến nhũ tương PVA. Hơn nữa, kỹ thuật siêu âm là kinh tế vì trộn siêu âm có thể diễn ra trước khi sản xuất PVA và giải pháp có chứa nanoclay có thể được thêm vào PVA trong quá trình sản xuất. Bằng cách xem xét các kết quả thu được từ bài báo này và công việc trước đây của chúng tôi và bằng cách xem xét những lợi thế của kỹ thuật siêu âm so với trộn tốc độ cao, việc thêm nanoclay vào PVA ở quy mô công nghiệp có vẻ khả thi và có thể được khuyến nghị cho các nhà sản xuất keo dán gỗ. (Kaboori et al., 2013)

Hiệu ứng khử khí siêu âm trong sản xuất chất kết dính

Một lợi thế bổ sung của sonication, giúp cải thiện kết quả công thức đáng kể, là hiệu quả khử khí hóa của điều trị siêu âm. Khuấy cơ học tốc độ cao (ví dụ: máy trộn lưỡi cắt cao) tạo ra một số lượng lớn bong bóng khí trong hỗn hợp, trong một số trường hợp thậm chí có thể nhận thấy do màu sắc sáng của hỗn hợp. Trộn cắt cao siêu âm có sự thúc đẩy rất lớn rằng kỹ thuật sonication không kết hợp khí vào công thức kết dính, thay vào đó sóng siêu âm buộc đã trình bày bong bóng khí để kết hợp và nổi lên bề mặt chất lỏng, từ đó khí có thể dễ dàng được loại bỏ. Do đó, siêu âm thúc đẩy khử khí hóa và khử sục khí của chất lỏng và công thức kết dính. (cp. Shadlou et al., 2014)

Bộ phân tán siêu âm hiệu suất cao cho các công thức kết dính công nghiệp

Hielscher Ultrasonics thiết kế, sản xuất và phân phối bộ phân tán siêu âm hiệu suất cao cho các ứng dụng hạng nặng như sản xuất chất kết dính hiệu suất cao, nhựa chứa đầy cao và nanocomposites. Máy siêu âm Hielscher được sử dụng trên toàn thế giới để phân tán vật liệu nano thành polyme, nhựa, lớp phủ và các vật liệu hiệu suất cao khác.
Máy phân tán siêu âm Hielscher có thể được cho ăn thông qua các dòng thức ăn khác nhau thêm các vật liệu khác nhau trong điều kiện dòng chảy được kiểm soát vào khu vực trộn cavitational. Bộ phân tán siêu âm đáng tin cậy và hiệu quả trong việc xử lý độ nhớt từ thấp đến cao. Tùy thuộc vào nguyên liệu thô và mục tiêu giảm kích thước, cường độ siêu âm có thể được điều chỉnh chính xác.
Để xử lý bột nhão polymer nhớt, vật liệu nano và nồng độ rắn cao, bộ phân tán siêu âm phải có khả năng tạo ra biên độ cao liên tục. Siêu âm Hielscher’ bộ xử lý siêu âm công nghiệp có thể cung cấp biên độ rất cao trong hoạt động liên tục dưới tải đầy đủ. Biên độ lên đến 200μm có thể dễ dàng chạy trong hoạt động 24/7. Tùy chọn vận hành bộ phân tán siêu âm ở biên độ cao và điều chỉnh biên độ chính xác là cần thiết để điều chỉnh các điều kiện quá trình siêu âm để xây dựng chất kết dính hiệu suất cao, hỗn hợp polymer gia cố nano và nanocomposites.
Bên cạnh biên độ siêu âm, áp suất là một thông số quá trình rất quan trọng khác. Dưới áp lực tăng cao, cường độ cavitation siêu âm và lực cắt của nó được tăng cường. Các lò phản ứng siêu âm của Hielscher có thể được áp lực do đó có được kết quả sonication tăng cường.
Giám sát quy trình và ghi lại dữ liệu rất quan trọng để tiêu chuẩn hóa quy trình liên tục và chất lượng sản phẩm. Cắm cảm biến áp suất và nhiệt độ vào máy phát siêu âm để theo dõi và kiểm soát quá trình phân tán siêu âm. Tất cả các thông số xử lý quan trọng như năng lượng siêu âm (net + tổng), nhiệt độ, áp suất và thời gian được tự động giao thức và lưu trữ trên thẻ SD tích hợp. Bằng cách truy cập dữ liệu quy trình được ghi lại tự động, bạn có thể sửa đổi các lần chạy sonication trước đó và đánh giá kết quả quy trình.
Một tính năng thân thiện với người dùng khác là điều khiển từ xa trình duyệt của hệ thống siêu âm kỹ thuật số của chúng tôi. Thông qua điều khiển trình duyệt từ xa, bạn có thể bắt đầu, dừng, điều chỉnh và giám sát bộ xử lý siêu âm của mình từ xa từ bất cứ đâu.
Liên hệ với chúng tôi ngay bây giờ để tìm hiểu thêm về bộ phân tán siêu âm hiệu suất cao của chúng tôi và các ứng dụng của chúng trong việc sản xuất chất kết dính và lớp phủ hiệu suất cao!
Bảng dưới đây cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của máy siêu âm: