Cách trộn vecni với chất độn nano

Sản xuất vecni đòi hỏi thiết bị trộn mạnh mẽ có thể xử lý các hạt nano và sắc tố, phải được phân tán đồng đều vào công thức. Siêu âm homogenizers là kỹ thuật phân tán hiệu quả cao và đáng tin cậy mà cung cấp một phân phối đồng nhất của các hạt nano thành polyme.

Sản xuất vecni với máy trộn siêu âm hiệu suất cao

Một vecni được mô tả như một lớp phủ hoặc màng bảo vệ cứng trong suốt trong suốt, được pha chế từ nhựa (ví dụ: acrylic, polyurethane, alkyd, shellac), dầu khô, máy sấy kim loại và dung môi dễ bay hơi (ví dụ: naphtha, tinh thần khoáng chất hoặc chất pha loãng). Khi vecni khô, dung môi chứa của nó bay hơi và các thành phần còn lại oxy hóa hoặc trùng hợp để tạo thành một màng trong suốt bền. Vecni chủ yếu được sử dụng làm lớp phủ bảo vệ cho bề mặt gỗ, tranh vẽ và các vật trang trí khác nhau, trong khi vecni đóng rắn UV được sử dụng trong lớp phủ ô tô, mỹ phẩm, thực phẩm, khoa học và các ngành khác.

Siêu âm phân tán Nano-Silica trong vecni

Một ví dụ phổ biến cho phân tán siêu âm là sự kết hợp của silica keo, thường được thêm vào để cung cấp cho vecni tính chất thixotropic.
Ví dụ, vecni polyetherimide chứa đầy nano-silica cho thấy tuổi thọ tăng lên đến ba mươi lần so với tiêu chuẩn. Nano-silica cải thiện tính chất vecni như độ dẫn điện, độ bền điện môi DC và AC và độ bền liên kết của nó. Do đó, bộ phân tán siêu âm được sử dụng rộng rãi để sản xuất lớp phủ dẫn điện.
Các khoáng vật silicat khác, wollastonite, talc, mica, cao lanh, fenspat và nepheline syenite là những chất độn rẻ tiền và được sử dụng rộng rãi như cái gọi là sắc tố mở rộng, được thêm vào để sửa đổi lưu biến (độ nhớt), độ ổn định lắng đọng và độ bền màng trong lớp phủ.

Nghiên cứu đã được chứng minh tính ưu việt của Ultrasonicators cho sự phân tán nanofiller

Monteiro et al. (2014) đã so sánh các công nghệ phân tán phổ biến – cụ thể là máy trộn rôto-stato, cánh quạt Cowles và bộ phân tán kiểu đầu dò siêu âm – về hiệu quả của chúng trong việc phân tán titanium dioxide (TiO2, anatase). Ultrasonication tiết lộ là hiệu quả nhất để phân tán các hạt nano trong nước bằng cách sử dụng polyelectrolyte Na-PAA thông thường, và trộn tuyệt vời với một rôto-stator hoặc cánh quạt Cowles đáng kể.
Chi tiết của nghiên cứu: Các kỹ thuật phân tán khác nhau đã được so sánh để xác định hiệu quả nhất trong việc tạo ra hỗn dịch nước nano-TiO2 được khử kết tụ tốt. Muối natri của axit polyacrylic (Na-PAA), thường được sử dụng trong công nghiệp để phân tán nước TiO2 được sử dụng làm chất phân tán tham chiếu. Hình 1 cho thấy phân phối kích thước hạt thể tích (PSD) thu được, sử dụng bộ phân tán Cowles (30 phút ở 2000 vòng / phút), máy trộn rôto-stato (30 phút ở 14000 vòng / phút) và siêu âm kiểu đầu dò (Hielscher UIP1000hdT, 2 phút ở biên độ 50%). “Sử dụng bộ phân tán Cowles, kích thước các hạt nằm trong ba phạm vi khác nhau: 40–100 nm, 350–1000 nm và 1200–4000 nm. Các khối kết tụ lớn hơn rõ ràng chiếm ưu thế trong phân phối, cho thấy kỹ thuật này không hiệu quả. Rôto-stato cũng cung cấp kết quả không đạt yêu cầu, độc lập với các hạt nano được thêm vào cùng một lúc hoặc dần dần trong suốt thời gian trộn. Sự khác biệt chính được quan sát thấy trong kết quả của Cowles có liên quan đến sự dịch chuyển của đỉnh giữa sang kích thước hạt cao hơn, một phần hợp nhất với đỉnh ngoài cùng bên phải. Mặt khác, việc sử dụng siêu âm mang lại kết quả tốt hơn nhiều, với đỉnh hẹp tập trung ở 0,1 nm và hai đỉnh nhỏ hơn nhiều trong phạm vi 150-280 nm và 380-800 nm.”

Phân bố kích thước hạt của phân tán nước nano-TiO2 (10mgmL−1, pH = 9) được điều chế bằng các kỹ thuật phân tán khác nhau. Ultrasonication cho các hạt nano TiO2 nhỏ nhất và các đường cong giảm kích thước hạt hẹp nhất. Khi sử dụng chất phân tán (Na-PAA), tỷ lệ nano-TiO2 là 1: 1.
(nghiên cứu và đồ họa: © Monteiro et al., 2014)

Phun khô TiO2 trước và sau khi phay siêu âm

Kết quả này đồng ý với công việc của Sato et al. (2008), báo cáo kết quả tốt hơn với ultrasonication so với các kỹ thuật khác để phân tán các hạt TiO2 nano trong nước. Các sóng xung kích được tạo ra bởi cavitation âm thanh / siêu âm dẫn đến va chạm giữa các hạt rất mạnh và phay hạt hiệu quả và deagglomeration cho các mảnh quy mô nano đồng nhất.
(xem Monteiro và cộng sự, 2014)

Đồng nhất siêu âm hiệu suất cao để sản xuất vecni

Khi các hạt nano và chất độn nano được sử dụng trong các quy trình sản xuất công nghiệp như sản xuất vecni và lớp phủ, bột khô phải được trộn đồng nhất thành pha lỏng. Sự phân tán hạt nano đòi hỏi một kỹ thuật trộn đáng tin cậy và hiệu quả, áp dụng đủ năng lượng để phá vỡ các chất kết tụ nhằm giải phóng chất lượng của các hạt quy mô nano. Ultrasonicators nổi tiếng là dispersers mạnh mẽ và đáng tin cậy, do đó được sử dụng để deagglomerate và phân phối các vật liệu khác nhau như silica, ống nano, graphene, khoáng chất và nhiều vật liệu khác đồng nhất vào một pha lỏng như nhựa, epoxies và sắc tố tổng thể batches. Hielscher Ultrasonics thiết kế, sản xuất và phân phối hiệu suất cao siêu âm dispersers cho bất kỳ loại đồng nhất và deagglomeration ứng dụng.
Khi nói đến việc sản xuất phân tán nano, kiểm soát sonication chính xác và xử lý siêu âm đáng tin cậy của huyền phù hạt nano là điều cần thiết để có được các sản phẩm hiệu suất cao. Bộ vi xử lý của Hielscher Ultrasonics cung cấp cho bạn toàn quyền kiểm soát tất cả các thông số xử lý quan trọng như năng lượng đầu vào, cường độ siêu âm, biên độ, áp suất, nhiệt độ và thời gian lưu giữ. Qua đó, bạn có thể điều chỉnh các thông số theo các điều kiện tối ưu hóa, sau đó dẫn đến sự phân tán nano chất lượng cao như nanosilica hoặc bùn nano-TiO2.

Đối với bất kỳ khối lượng / công suất: Hielscher cung cấp máy siêu âm và một danh mục phụ kiện phong phú. Điều này cho phép cấu hình hệ thống siêu âm lý tưởng cho ứng dụng và năng lực sản xuất của bạn. Từ các lọ nhỏ chứa vài ml đến các dòng thể tích lớn hàng nghìn gallon mỗi giờ, Hielscher cung cấp giải pháp siêu âm phù hợp cho quy trình của bạn.
Độ nhớt cao: Hệ thống nội tuyến siêu âm dễ dàng xử lý các công thức giống như dán, ví dụ như các lô chính sắc tố, trong đó một sắc tố được trộn ở tải hạt cao đồng đều trong hỗn hợp chất hóa dẻo, monome và polymer.
Mạnh mẽ: Hệ thống siêu âm của chúng tôi là mạnh mẽ và đáng tin cậy. Tất cả các ultrasonicators Hielscher được xây dựng cho hoạt động 24/7/365 và yêu cầu bảo trì rất ít.
Thân thiện với người dùng: Phần mềm xây dựng của các thiết bị siêu âm của chúng tôi cho phép lựa chọn trước và lưu các cài đặt sonication cho một sonication đơn giản và đáng tin cậy. Menu trực quan có thể dễ dàng truy cập thông qua màn hình cảm ứng màu kỹ thuật số. Điều khiển trình duyệt từ xa cho phép bạn vận hành và giám sát thông qua bất kỳ trình duyệt internet nào. Ghi dữ liệu tự động lưu các tham số quá trình của bất kỳ sonication chạy trên thẻ SD tích hợp.
Hiệu quả năng lượng tuyệt vời: Khi so sánh với các công nghệ phân tán thay thế, máy siêu âm Hielscher vượt trội với hiệu quả năng lượng vượt trội và kết quả vượt trội trong phân bố kích thước hạt.
Chất lượng cao & Mạnh mẽ: Máy siêu âm Hielscher được công nhận về chất lượng, độ tin cậy và độ bền của chúng. Hielscher Ultrasonics là một công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt chú trọng vào các máy siêu âm hiệu suất cao có công nghệ hiện đại và thân thiện với người dùng. Tất nhiên, máy siêu âm Hielscher tuân thủ CE và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.

Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi: