Siêu âm phân tán silica (SiO2)
Silica, còn được gọi là SiO2, nano-silica hoặc micro-silica được sử dụng trong kem đánh răng, xi măng, cao su tổng hợp, polymer hiệu suất cao hoặc trong các sản phẩm thực phẩm như một chất làm đặc, chất hấp phụ, chất chống đông vón hoặc chất mang cho nước hoa và hương vị. Dưới đây bạn sẽ tìm hiểu thêm về việc sử dụng nanosilica và microsilica và làm thế nào các hiệu ứng sonomechanical của ultrasonics có thể cải thiện hiệu quả quá trình và hiệu suất sản phẩm cuối cùng bằng cách làm cho huyền phù silica tốt hơn và tạo điều kiện tổng hợp hạt nano silica.
Ưu điểm của siêu âm phân tán Nano Silica (SiO2)
Silica có sẵn trong một loạt các hình thức ưa nước và kỵ nước và có kích thước hạt cực kỳ mịn của một vài micromet xuống đến một số nanomet. Thông thường silica không được phân tán tốt sau khi làm ướt. Nó cũng thêm rất nhiều microbubbles vào công thức sản phẩm. Ultrasonication là một công nghệ quá trình hiệu quả để phân tán micro-silica và nano-silica và loại bỏ khí hòa tan và micro-bubbles từ các công thức.
Phân tán siêu âm là một kỹ thuật sử dụng sóng siêu âm cường độ cao, tần số thấp để phân tán và khử kết tụ các hạt trong môi trường lỏng. Khi nói đến sự phân tán của silica và nano-silica, phân tán siêu âm cung cấp một số lợi thế:
Tầm quan trọng của kích thước hạt của silica
Đối với nhiều ứng dụng của silica kích thước nano hoặc kích thước siêu nhỏ, sự phân tán tốt và đồng đều là rất quan trọng. Thông thường, cần phải có huyền phù silica phân tán đơn, ví dụ như để đo kích thước hạt. Đặc biệt để sử dụng trong mực hoặc lớp phủ và polyme để cải thiện khả năng chống trầy xước, các hạt silica cần phải đủ nhỏ để không cản trở ánh sáng nhìn thấy để tránh khói mù và duy trì độ trong suốt. Đối với hầu hết các lớp phủ, các hạt silica cần phải nhỏ hơn 40nm để đáp ứng yêu cầu này. Đối với các ứng dụng khác, sự kết tụ hạt silica cản trở từng hạt silica riêng lẻ tương tác với môi trường xung quanh.
Máy đồng nhất siêu âm có hiệu quả hơn trong việc phân tán silica so với các phương pháp trộn cắt cao khác, chẳng hạn như máy trộn quay hoặc máy khuấy bể. Hình ảnh dưới đây cho thấy một kết quả điển hình của siêu âm phân tán silica bốc khói trong nước.
Hiệu quả xử lý trong giảm kích thước silica
Sự phân tán siêu âm của nano-silica vượt trội so với các phương pháp trộn cắt cao khác, chẳng hạn như IKA Ultra-Turrax. Ultrasonics sản xuất đình chỉ của một kích thước hạt silica nhỏ hơn và ultrasonication là công nghệ tiết kiệm năng lượng hơn. Pohl và Schubert đã so sánh việc giảm kích thước hạt của Aerosil 90 (2% wt) trong nước bằng cách sử dụng Ultra-Turrax (hệ thống rôto-stato) với Hielscher UIP1000hd (thiết bị siêu âm 1kW). Đồ họa dưới đây cho thấy kết quả vượt trội của quá trình siêu âm. Theo kết quả nghiên cứu của mình, Pohl kết luận rằng "Ở năng lượng cụ thể không đổi, siêu âm EV hiệu quả hơn hệ thống rôto-stato." Hiệu quả năng lượng và tính đồng nhất kích thước hạt silica là vô cùng quan trọng trong các quy trình sản xuất, nơi chi phí sản xuất, năng lực xử lý và chất lượng sản phẩm quan trọng.
Những hình ảnh dưới đây cho thấy kết quả mà Pohl thu được bằng cách phun sonicating hạt silica đông khô.
Máy phân tán siêu âm hiệu suất cao cho các công thức silica chất lượng cao
Hielscher Ultrasonics là một doanh nghiệp gia đình Đức chuyên phát triển, sản xuất và cung cấp các chất đồng nhất siêu âm hiệu suất cao để điều trị chất lỏng, huyền phù nạp rắn và bột nhão. Hielscher siêu âm homogenizers đáng tin cậy xử lý bùn silica và huyền phù nano khác để có được bất kỳ đặc điểm kỹ thuật mong muốn. Ngay cả các công thức sản phẩm có độ nhạy cao, mài mòn, hoặc độ nhớt cao có thể được phân tán hiệu quả và deagglomeration bằng cách sử dụng ultrasonication. Ultrasonicators tiên tiến của chúng tôi là cực kỳ linh hoạt và cung cấp khả năng điều trị hàng loạt và nội tuyến tinh vi. Tiêu chuẩn chất lượng cao đáng tin cậy và kết quả tái sản xuất là những tính năng chính của phân tán silica siêu âm.
Hielscher nhà nước-of-the-nghệ thuật cấp công nghiệp cấp ultrasonicators tính năng một menu thông minh và thân thiện với người dùng, cài đặt lập trình, giao thức dữ liệu tự động trên một thẻ SD tích hợp, trình duyệt điều khiển từ xa và mạnh mẽ cao.
Biên độ là thông số có ảnh hưởng nhất khi xử lý siêu âm. Biên độ đề cập đến sự dịch chuyển tối đa hoặc chuyển động từ đỉnh đến đỉnh của sóng siêu âm. Đối với phân tán siêu âm, deagglomeration, và wet-milling thường biên độ cao được yêu cầu để áp dụng đủ năng lượng để giảm kích thước hạt. Bộ vi xử lý siêu âm công nghiệp Hielscher có thể cung cấp biên độ đặc biệt cao. Biên độ lên đến 200μm có thể dễ dàng chạy liên tục trong hoạt động 24/7. Đối với biên độ cao hơn, sonotrodes siêu âm tùy chỉnh có sẵn.
Từ R cỡ vừa và nhỏ&D và thí điểm ultrasonicators để hệ thống công nghiệp cho sản xuất silica thương mại trong chế độ liên tục, Hielscher Ultrasonics có bộ xử lý siêu âm phù hợp để đáp ứng yêu cầu của bạn cho chế biến silica cao cấp.
- Hiệu quả cao
- Công nghệ tiên tiến
- Độ tin cậy & Mạnh mẽ
- Điều chỉnh, kiểm soát quá trình chính xác
- mẻ & Inline
- cho bất kỳ khối lượng nào
- Phần mềm thông minh
- Các tính năng thông minh (ví dụ: có thể lập trình, giao thức dữ liệu, điều khiển từ xa)
- Dễ dàng và an toàn để vận hành
- bảo trì thấp
- CIP (sạch tại chỗ)
Thiết kế, sản xuất và tư vấn – Chất lượng Sản xuất tại Đức
Hielscher ultrasonicators nổi tiếng với chất lượng cao nhất và tiêu chuẩn thiết kế của họ. Mạnh mẽ và hoạt động dễ dàng cho phép tích hợp trơn tru của ultrasonicators của chúng tôi vào các cơ sở công nghiệp. Điều kiện khắc nghiệt và môi trường đòi hỏi dễ dàng được xử lý bởi Hielscher ultrasonicators.
Hielscher Ultrasonics là một công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt nhấn mạnh vào ultrasonicators hiệu suất cao có công nghệ tiên tiến và thân thiện với người dùng. Tất nhiên, Hielscher ultrasonicators là CE tuân thủ 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:
Khối lượng hàng loạt | Tốc độ dòng chảy | Thiết bị được đề xuất |
---|---|---|
0.5 đến 1,5mL | N.A. | LọTweeter | 1 đến 500mL | 10 đến 200ml / phút | UP100H |
10 đến 2000mL | 20 đến 400ml / phút | UP200Ht, UP400ST |
0.1 đến 20L | 0.2 đến 4L / phút | UIP2000hdT |
10 đến 100L | 2 đến 10L / phút | UIP4000hdt |
15 đến 150L | 3 đến 15L / phút | UIP6000hdT |
N.A. | 10 đến 100L / phút | UIP16000 |
N.A. | Lớn | Cụm UIP16000 |
Liên hệ với chúng tôi! / Hãy hỏi chúng tôi!
Silica (SiO2, Silicon Dioxide) là gì?
Silica là một hợp chất hóa học bao gồm silic và oxy với công thức hóa học SiO2, hoặc silicon dioxide. Có nhiều dạng silica khác nhau, chẳng hạn như thạch anh nung chảy, silica bốc khói, silica gel và aerogel. Silica tồn tại như một hợp chất của một số khoáng chất và là sản phẩm tổng hợp. Silica thường được tìm thấy trong tự nhiên như thạch anh và trong các sinh vật sống khác nhau. Silicon dioxide thu được bằng cách khai thác và tinh chế thạch anh. Ba dạng chính của silica vô định hình là silica pyrogenic, silica kết tủa và silica gel.
Fumed Silica / Pyrogenic Silica
Đốt cháy silic tetraclorua (SiCl4) trong ngọn lửa hydro giàu oxy tạo ra khói SiO2 – silica bốc khói. Ngoài ra, làm bay hơi cát thạch anh trong hồ quang điện 3000 ° C, cũng tạo ra silica bốc khói. Trong cả hai quá trình, các giọt siêu nhỏ của cầu chì silica vô định hình thành các hạt thứ cấp ba chiều, giống như chuỗi, phân nhánh. Các hạt thứ cấp này sau đó kết tụ thành một loại bột màu trắng với mật độ khối cực thấp và diện tích bề mặt rất cao. Kích thước hạt chính của silica bốc khói không xốp là từ 5 đến 50nm. Silica bốc khói có tác dụng làm dày rất mạnh. Do đó, silica bốc khói được sử dụng làm chất độn trong chất đàn hồi silicone và điều chỉnh độ nhớt trong sơn, lớp phủ, chất kết dính, mực in hoặc nhựa polyester không bão hòa. Fumed Silica có thể được xử lý để làm cho nó kỵ nước hoặc ưa nước cho các ứng dụng chất lỏng hữu cơ hoặc nước. Silica kỵ nước là một thành phần khử bọt hiệu quả (chất chống tạo bọt).
Bấm vào đây, để đọc về khử khí siêu âm và khử bọt.
Fumed Silica CAS số 112945-52-5
Khói silica / Microsilica
Khói silica là một loại bột siêu mịn, kích thước nano còn được gọi là micro-silica. Khói silica không nên nhầm lẫn với silica bốc khói. Quy trình sản xuất, hình thái hạt và các lĩnh vực ứng dụng của khói silica đều khác với silica bốc khói. Khói silica là một dạng vô định hình, không tinh thể, đa hình của SiO2. Khói silica bao gồm các hạt hình cầu có đường kính hạt trung bình là 150nm. Ứng dụng nổi bật nhất của khói silica là làm vật liệu pozzolanic cho bê tông hiệu suất cao. Nó được thêm vào bê tông xi măng Portland để cải thiện các tính chất bê tông, như cường độ nén, cường độ liên kết và khả năng chống mài mòn. Ngoài ra, khói silica làm giảm tính thấm của bê tông đối với các ion clorua. Điều này bảo vệ thép cốt thép của bê tông khỏi bị ăn mòn.
Để tìm hiểu thêm về siêu âm trộn xi măng và khói silica, xin vui lòng bấm vào đây!
Số Silica Fume CAS: 69012-64-2, số Silica Fume EINECS: 273-761-1
Silica kết tủa
Silica kết tủa là dạng vô định hình tổng hợp bột trắng của SiO2. Silica kết tủa được sử dụng làm chất độn, chất làm mềm hoặc cải thiện hiệu suất trong nhựa hoặc cao su, ví dụ như lốp xe. Các ứng dụng khác bao gồm làm sạch, làm dày hoặc đánh bóng chất trong kem đánh răng.
Để tìm hiểu thêm về việc trộn siêu âm trong sản xuất kem đánh răng, vui lòng nhấp vào đây!
Các hạt silica bốc khói sơ cấp có đường kính từ 5 đến 100nm, trong khi kích thước kết tụ lên tới 40 μm với kích thước lỗ chân lông trung bình lớn hơn 30nm. Giống như silica pyrogenic, silica kết tủa về cơ bản không phải là microporous.
Fumed Silica được sản xuất bằng cách kết tủa từ dung dịch chứa muối silicat. Sau phản ứng của dung dịch silicat trung tính với axit khoáng, axit sunfuric và dung dịch natri silicat được thêm vào đồng thời với sự khuấy trộn, chẳng hạn như kích động siêu âm, vào nước. Silica kết tủa trong điều kiện axit. Bên cạnh các yếu tố, chẳng hạn như thời gian kết tủa, tốc độ bổ sung chất phản ứng, nhiệt độ và nồng độ, và pH, phương pháp và cường độ khuấy trộn có thể thay đổi tính chất của silica. Kích động Sonomechanical trong buồng lò phản ứng siêu âm là một phương pháp hiệu quả để tạo ra kích thước hạt phù hợp và đồng đều. Kích động siêu âm ở nhiệt độ cao tránh sự hình thành của một giai đoạn gel.
Để biết thêm thông tin về kết tủa siêu âm hỗ trợ của vật liệu nano, chẳng hạn như silica kết tủa, xin vui lòng bấm vào đây!
Số Silica CAS kết tủa: 7631-86-9
Keo Silica / Silica keo
Silica keo là một huyền phù của các hạt silica mịn không xốp, vô định hình, chủ yếu là hình cầu trong pha lỏng.
Các ứng dụng phổ biến nhất của keo silica là hỗ trợ thoát nước trong sản xuất giấy, mài mòn để đánh bóng tấm silicon, chất xúc tác trong các quá trình hóa học, hấp thụ độ ẩm, phụ gia cho lớp phủ chống mài mòn hoặc chất hoạt động bề mặt để keo tụ, đông tụ, phân tán hoặc ổn định.
Để tìm hiểu thêm về silica keo trong lớp phủ polymer chống mài mòn, vui lòng nhấp vào đây!
Việc sản xuất silica keo là một quá trình gồm nhiều bước. Trung hòa một phần dung dịch kiềm-silicat dẫn đến sự hình thành hạt nhân silica. Các tiểu đơn vị của các hạt silica keo thường nằm trong khoảng từ 1 đến 5nm. Tùy thuộc vào các điều kiện trùng hợp, các tiểu đơn vị này có thể được nối với nhau. Bằng cách giảm độ pH dưới 7 hoặc bằng cách thêm muối, các đơn vị có xu hướng hợp nhất với nhau trong chuỗi, thường được gọi là silica gel. Mặt khác, các tiểu đơn vị vẫn tách biệt và phát triển dần dần. Các sản phẩm thu được thường được gọi là silica sols hoặc silica kết tủa. Một huyền phù silica keo được ổn định bằng cách điều chỉnh pH và sau đó cô đặc, ví dụ như bằng cách bay hơi.
Để tìm hiểu thêm về các hiệu ứng sonomechanical trong quá trình sol-gel, xin vui lòng bấm vào đây!
Nguy cơ sức khỏe silica
Silicone dioxide tinh thể khô hoặc trong không khí là chất gây ung thư phổi ở người có thể gây ra bệnh phổi nghiêm trọng, ung thư phổi hoặc các bệnh tự miễn toàn thân. Khi bụi silica được hít vào và đi vào phổi, nó gây ra sự hình thành mô sẹo và làm giảm khả năng phổi hấp thụ oxy (Silicosis). Làm ướt và phân tán SiO2 vào pha lỏng, ví dụ bằng cách đồng nhất siêu âm, giúp loại bỏ nguy cơ hít phải. Do đó, nguy cơ sản phẩm lỏng có chứa SiO2 gây bệnh bụi phổi silic là rất thấp. Vui lòng sử dụng thiết bị bảo vệ cá nhân phù hợp khi xử lý silica ở dạng bột khô!
Literature
- Vikash, Vimal Kumar (2020): Ultrasonic-assisted de-agglomeration and power draw characterization of silica nanoparticles. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 65, 2020.
- Rosa Mondragon, J. Enrique Julia, Antonio Barba, Juan Carlos Jarque (2012): Characterization of silica–water nanofluids dispersed with an ultrasound probe: A study of their physical properties and stability. Powder Technology, Volume 224, 2012. 138-146.
- Pohl, Markus; Schubert, Helmar (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions. PARTEC 2004.