Zakaj je ultrazvočna tehnologija boljša za proizvodnjo stabilnih silikonskih emulzij?

I. Osnovno delovno načelo ultrazvočne emulgacije silikonskega olja

Glavna gonilna sila ultrazvočne emulgacije je učinek tekoče kavitacije. Naprava uporablja 20–40kHz visoko{3}}vibrirajočo ultrazvočno sondo iz titanove zlitine za prenos akustične energije v mešanico vode-silikonskega olja.

Tvorba mikromehurčkov: izmenični zvočni tlak povzroči, da se znotraj tekočine tvori veliko mikro-velikih kavitacijskih mikromehurčkov;

Sesedanje mehurčkov: po hitrem širjenju se mikromehurčki silovito in takoj sesedejo, pri čemer nastanejo lokalne visoke temperature na tisoče K in visoki tlaki na stotine MPa, ki jih spremljajo udarni valovi in ​​-hitrostni mikrocurki;

Ultrafina drobitev kapljic: udarni valovi in ​​močne strižne sile raztrgajo velike kapljice silikonskega olja in razgradijo neprekinjeno oljno fazo v enakomerno razpršene mikro-faze;

Stabilnost vmesnika: Ultrazvočne motnje spodbujajo hitro porazdelitev emulgatorjev na površini kapljic silikonskega olja, tvorijo gosto zaščitno folijo in zavirajo agregacijo kapljic.

Povprečna velikost delcev ultrazvočno emulgiranih emulzij silikonskega olja lahko doseže 0,1–1 μm, z indeksom porazdelitve velikosti delcev (PDI) < 0,3, kar je veliko boljše od velikosti kapljic 5–20 μm, ki nastanejo pri visoko-hitrostnem mešanju. Med centrifugiranjem in dolgotrajnim-skladiščenjem je manj nagnjen k razslojevanju, plavanju olja in usedanju. Celoten postopek ne zahteva dolgotrajnega segrevanja, s čimer se izognemo porumenelosti pri visoki-temperaturi in težavam z poslabšanjem delovanja, ki so povezane z amino silikonskimi olji in modificiranimi polieter silikonskimi olji.

II. Glavne prednosti ultrazvočne emulgacije pri pripravi emulzij silikonskega olja

1. Izboljšajte stabilnost emulzije in zmanjšajte stopnjo odpadkov.

Tradicionalno mehansko striženje se pri razbijanju silikonskega olja opira izključno na trenje rezila, zaradi česar se velikosti kapljic zelo razlikujejo, pri čemer veliki delci zlahka lebdijo in se ločijo. Ultrazvočna kavitacija na drugi strani zagotavlja enakomerno delovanje po celotni površini, pri čemer proizvaja kapljice silikonskega olja enake velikosti in višine. Centrifugiranje pri 3000 obratih/min za 30 minut ne povzroči demulzifikacije, pri zaprtem shranjevanju pri sobni temperaturi več kot 6 mesecev pa ni plavajočega olja, zaradi česar je primeren za-prevoz na dolge razdalje in daljše skladiščenje.

2. Količina uporabljenega emulgatorja je znatno zmanjšana, kar izboljša koži-prijazne/hidrofilne lastnosti izdelka.

V tekstilni in vsakodnevni kemični industriji prekomerni emulgatorji v emulzijah silikonskega olja pogosto povzročijo vodoodbojnost tkanin, spolzek občutek v izdelkih za pranje in nego ter povečano draženje. Močno mejno delovanje ultrazvoka lahko zmanjša mejno napetost med oljem in vodo ter zmanjša količino dodanega emulgatorja za 20–40 % v primerjavi s tradicionalnimi postopki. To ne samo nadzoruje proizvodne stroške, ampak tudi proizvaja nizko-dražilne, visoko hidrofilne emulzije silikonskega olja z aminokislinami in emulzije silikonskega olja za nego las.

3. Nizko{1}}temperaturno emulgiranje ščiti funkcionalnost modificiranega silikonskega olja.

Modificirani organosilikoni, kot so amino silikonsko olje, polieter-modificirano silikonsko olje in aril silikonsko olje, so nagnjeni k oksidaciji in porumenelosti pri visokih temperaturah ter izgubijo svoje mehke in hidrofilne lastnosti. Ultrazvočno emulgiranje omogoča nadzorovano zvišanje temperature skozi celoten proces, odpravlja potrebo po dolgotrajnem segrevanju in popolnoma ohranja prvotno mehkobo, antistatične lastnosti in lastnosti širjenja silikonskega olja. Primeren je za proizvodnjo vrhunskih-negov za perilo in hidrofilnih mehčalcev tekstila.

4. Primerno za emulgiranje silikonskih olj z visoko viskoznostjo in visoko vsebnostjo trdnih snovi

Za visoko{0}}dimetil silikonsko olje in amino silikonsko olje z viskoznostjo 1000–100000 cs lahko visoko{3}}mešanje hitro povzroči aglomeracijo in lokalne neemulgirane oljne kepe. Ultrazvočni mikrocurki lahko prodrejo skozi oljno fazo z visoko-viskoznostjo in stabilno pripravijo emulzije silikonskega olja z visoko-koncentracijo z vsebnostjo trdne snovi 20 %–50 %, s čimer zmanjšajo stroške transporta in redčenja ter izpolnijo zahteve glede visoke količine trdnih snovi pri odstranjevanju pene prevleke in industrijskem odstranjevanju iz kalupa.

5. Energijsko-učinkovit, visoko-zmogljiv in enostaven za vzdrževanje

Ultrazvočno emulgiranje porabi 25 %–40 % manj energije kot visoko{2}}homogenizacija pri enaki proizvodni zmogljivosti; nima zlahka obrabljivih delov, kot so visokotlačni-ventili in brusilne plošče, sonda iz titanove zlitine je odporna proti koroziji, dolgoročno-neprekinjeno delovanje ima nizke stroške vzdrževanja in jo je mogoče prilagodljivo preklapljati med občasnimi laboratorijskimi modeli in neprekinjenimi spletnimi industrijskimi modeli.

6. Prilagodljiv postopek, prilagodljiv posebnim sistemom mikrokapsul in nano silikonskega olja

Lahko pripravi mikroemulzije nano-silikonskega olja in mikrokapsule s počasnim-sproščanjem silikonskega olja v enem koraku, s kapljicami, ki so majhne kot na stotine nanometrov. Uporablja se lahko v vrhunskih-esencah za nego kože, dolgotrajnih-vodoodpornih premazih in pripomočkih za širjenje pesticidov. To je postopek fine formulacije, ki ga je težko doseči s tradicionalno opremo za emulgiranje.

III. Tipični tok procesa ultrazvočne emulgacije silikonskega olja

Predmešanica: Silikonsko olje, sestavljeni emulgator in deionizirana voda se dodajo v mešalno posodo v skladu z razmerjem formule in predhodno premešajo pri nizki hitrosti, da nastane groba mešanica olja-vode;

Ultrazvočna homogenizacija: zmes se dovaja v ultrazvočni homogenizator in neprekinjeno kroži pri 20 kHz 3–10 minut, s-spremljanjem velikosti delcev v realnem času, dokler ne doseže standarda.

Uravnavanje pH in ohranjanje toplote: Nastavite pH na nevtralen (6,0–8,0) z majhno količino citronske kisline/trietanolamina in pustite stati pri nizki temperaturi, da se razpeni;

Filtracija in pakiranje: Uporabite filter s 100–200 mesh, da odstranite sledove neemulgiranih oljnih grudic in nato napolnite posodo po testiranju velikosti delcev, centrifugalne stabilnosti in vsebnosti trdnih snovi.

Laboratorijski pilotni testi so uporabljali namizni intermitentni ultrazvočni homogenizator (zmogljivost obdelave 0,5–50 l), medtem ko je pilotni-in masovna proizvodnja uporabljala cevovodno neprekinjeno ultrazvočno emulgatorsko enoto, ki jo je mogoče povezati z avtomatizirano proizvodno linijo za spletno-vzorčenje v realnem času in spremljanje velikosti delcev emulzije.