Siêu âm phân tán của 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, chống đóng chai, hoặc tàu sân bay 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 đình chỉ silica tốt hơn hoặc cải thiện tổng hợp hạt nano silica.
Silica phân tán / Silica đình chỉ / Nano Silica (SiO2)
Silica có sẵn trong một loạt các hình thức ưa nước và kỵ nước và có kích thước hạt cực kỳ tốt 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 để xây dựng 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 vi bong bóng từ công thức.
Caution: Video "duration" is missing
Đối với nhiều ứng dụng của silica kích thước nano hoặc kích thước vi mô, sự phân tán tốt và đồng đều là rất quan trọng. Thông thường, cần có hệ thống treo silica phân tán đơn phân tán, ví dụ như để đo kích thước hạt. Đặc biệt để sử dụng trong mực in hoặc lớp phủ và polyme để cải thiện khả năng chống trầy xước, các hạt silica cần phải đủ nhỏ để không can thiệp vào ánh sáng nhìn thấy được 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, kết tụ hạt silica cản trở từng hạt silica riêng lẻ tương tác với các phương tiện xung quanh.
Siêu âm homogenizers có hiệu quả hơn trong việc phân tán silica hơn 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.
Siêu âm phân tán của Fumed Silica trong nước
Hiệu quả xử lý trong giảm kích thước silica
Siêu âm phân tán nano-silica là vượt trội so với các phương pháp trộn cắt cao khác, chẳng hạn như một 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 so sánh việc giảm kích thước hạt của Aerosil 90 (2% wt) trong nước bằng cách sử dụng một Ultra-Turrax (rotor-stator-hệ thống) với một Hielscher UIP1000hd (thiết bị siêu âm 1kW). Các đồ họa dưới đây cho thấy kết quả vượt trội của quá trình siêu âm. Kết quả của nghiên cứu của ông Pohl kết luận, rằng "Tại siêu âm EV năng lượng cụ thể liên tục là hiệu quả hơn so với hệ thống cánh quạt-stator." Năng lượng-hiệu quả và kích thước hạt silica thống nhất là vô cùng quan trọng trong quá trình sản xuất, nơi chi phí sản xuất, năng lực quá trình và chất lượng sản phẩm vấn đề.
Thiết lập thử nghiệm với ultrasonicator UP400S cho deagglomeration của nanosilica.
Học tập và đồ họa: Vikash, 2020.
Ultrasonics vs Ultra-turrax cho Silica phân tán
Những hình ảnh dưới đây cho thấy kết quả mà Pohl thu được bằng cách phun silica sonicating đóng băng hạt. (Click vào hình ảnh để phóng to!)
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 hợp nhất, silica fumed, silica gel và aerogels. 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 là thạch anh và trong các sinh vật sống khác nhau. Silicon dioxide thu được bằng cách khai thác và thanh lọc thạch anh. Ba dạng chính của silica vô định hình là silica pyrogenic, silica kết tủa và silica gel.
Fumed Silica / Pyrogenic Silica
Đốt silic tetraclorua (SiCl4) trong ngọn lửa hydro giàu oxy tạo ra khói SiO2 – silica fumed. Ngoài ra, bốc hơi cát thạch anh trong một hồ quang điện 3000 ° C, sản xuất silica fumed, quá. Trong cả hai quá trình, các giọt siêu nhỏ kết quả của cầu chì silica vô định hình thành các hạt thứ cấp phân nhánh, giống như chuỗi, ba chiều. Những hạt thứ cấp sau đó kết tụ thành một loại bột màu trắng với mật độ số lượng rất thấp và diện tích bề mặt rất cao. Kích thước hạt chính của silica fumed không xốp là giữa 5 một 50 nm. Silica fumed có tác dụng dày lên rất mạnh. Do đó, silica fumed được sử dụng làm chất độn trong chất đàn hồi silicone và điều chỉnh độ nhớt trong sơn, sơn, chất kết dính, mực in hoặc nhựa polyester không bão hòa. Fumed Silica có thể được điều trị 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 defoamer hiệu quả (tác nhân chống tạo bọt).
Click vào đây, để đọc về siêu âm degassing và defoaming.
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. Quá trình sản xuất, hình thái hạt và các lĩnh vực ứng dụng khói silica đều khác với khói silica. Khói silica là một dạng vô định hình, không tinh thể, đa hình của SiO2. Khói silica bao gồm các hạt hình cầu với đường kính hạt trung bình là 150 nm. Ứng dụng nổi bật nhất của khói silica là vật liệu pozzolanic cho bê tông hiệu suất cao. Nó được thêm vào bê tông xi măng Portland để cải thiện tính chất bê tông, như cường độ nén, sức mạnh 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 gia cố bê tông khỏi bị ăn mòn.
Để tìm hiểu thêm về trộn xi măng và khói silica siêu âm, vui lòng nhấp vào đây!
Silica Fume CAS số: 69012-64-2, Silica Fume EINECS số: 273-761-1
Silica kết tủa
Silica kết tủa là dạng vô định hình tổng hợp dạng bột màu 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. Sử dụng khác bao gồm làm sạch, dày lên hoặc đánh bóng đại lý 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 chính của silica bốc khói có đường kính từ 5 đến 100 nm, trong khi kích thước kết tụ lên đến 40 μm với kích thước lỗ chân lông trung bình lớn hơn 30 nm. Giống như silica pyrogenic, silica kết tủa về cơ bản không phải là vi mô.
Silica fumed được sản xuất bằng lượng mưa từ dung dịch chứa muối silicat. Sau khi phản ứng của dung dịch silicat trung tính với axit khoáng, axit sulfuric và dung dịch natri silicat được thêm đồng thời với kích động, chẳng hạn như kích động siêu âm, với nước. Silica kết tủa trong điều kiện axit. Bên cạnh các yếu tố, chẳng hạn như thời gian mưa, tỷ lệ bổ sung chất phản ứng, nhiệt độ và nồng độ, và pH, phương pháp và cường độ kích động 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 một kích thước hạt phù hợp và thống nhất. Kích động siêu âm ở nhiệt độ cao tránh sự hình thành của một giai đoạn gel.
Để biết thêm thông tin về lượng mưa ultrasonically 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 hệ thống treo của các hạt silica mịn không xốp, vô định hình, chủ yếu là hình cầu trong một pha lỏng.
Việc sử 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, độ thấm ẩm, phụ gia cho lớp phủ chống mài mòn, hoặc chất hoạt động bề mặt để keo tụ, đông máu, 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 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 5 nm. Tùy thuộc vào điều kiện trùng hợp, các tiểu đơn vị này có thể được kết hợp với nhau. Bằng cách giảm độ pH dưới 7 hoặc bằng cách bổ sung muối, các đơn vị có xu hướng hợp nhất với nhau trong các chuỗi, thường được gọi là gel silica. Khác, các tiểu đơn vị ở lại tách biệt và phát triển dần dần. Các sản phẩm thu được thường được gọi là silica sols hoặc silica kết tủa. Một hệ thống treo 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 tác dụng sonomechanical trong quá trình sol-gel, xin vui lòng bấm vào đây!
Rủi ro 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 để có oxy (Silicosis). Làm ướt và phân tán SiO2 thành pha lỏng, ví dụ bằng cách đồng nhất siêu âm, loại bỏ nguy cơ hít phải. Do đó nguy cơ của một sản phẩm lỏng có chứa SiO2 gây ra Silicosis là rất thấp. Vui lòng sử dụng thiết bị bảo vệ cá nhân phù hợp khi xử lý silica ở dạng bột khô!