Dlaczego technologia ultradźwiękowa jest lepsza do produkcji stabilnych emulsji silikonowych?

I. Podstawowa zasada działania ultradźwiękowej emulgacji oleju silikonowego

Główną siłą napędową emulgowania ultradźwiękowego jest efekt kawitacji cieczy. Urządzenie wykorzystuje wibrującą sondę ultradźwiękową ze stopu tytanu o wysokiej częstotliwości 20–40 kHz-o częstotliwości 20–40 kHz do przesyłania energii akustycznej do mieszaniny wody-oleju silikonowego.

Tworzenie się mikropęcherzyków: zmienne ciśnienie akustyczne powoduje, że wewnątrz cieczy tworzy się duża liczba mikropęcherzyków kawitacyjnych-;

Zapadanie się pęcherzyków: po szybkim rozszerzaniu się mikropęcherzyki zapadają się gwałtownie i natychmiastowo, generując miejscowo wysokie temperatury rzędu tysięcy K i wysokie ciśnienia rzędu setek MPa, czemu towarzyszą fale uderzeniowe i-mikrodżety o dużej prędkości;

Najdrobniejsza fragmentacja kropelek: fale uderzeniowe i silne siły ścinające rozrywają duże kropelki oleju silikonowego, rozkładając ciągłą fazę olejową na równomiernie rozproszone mikro-fazy;

Stabilność granicy faz: Zakłócenia ultradźwiękowe sprzyjają szybkiemu rozprowadzaniu emulgatorów na powierzchni kropelek oleju silikonowego, tworząc gęstą warstwę ochronną i hamując agregację kropel.

Średnia wielkość cząstek emulsji oleju silikonowego emulgowanego ultradźwiękowo może sięgać 0,1–1 μm, przy wskaźniku rozkładu wielkości cząstek (PDI) < 0,3, co jest znacznie lepsze od wielkości kropelek o wielkości 5–20 μm wytwarzanych-w wyniku mieszania z dużą prędkością. Jest mniej podatny na rozwarstwienie, unoszenie się oleju i sedymentację podczas wirowania i-długoterminowego przechowywania. Cały proces nie wymaga długotrwałego ogrzewania, co pozwala uniknąć-żółknięcia w wysokiej temperaturze i problemów związanych z pogorszeniem wydajności, związanych z olejami aminosilikonowymi i modyfikowanymi olejami polieterosilikonowymi.

II. Podstawowe zalety emulgowania ultradźwiękowego w przygotowywaniu emulsji oleju silikonowego

1. Popraw stabilność emulsji i zmniejsz ilość złomu.

Tradycyjne mechaniczne ścinanie opiera się wyłącznie na tarciu ostrza w celu rozbicia oleju silikonowego, w wyniku czego powstają kropelki o bardzo różnej wielkości, a duże cząstki łatwo unoszą się na wodzie i oddzielają. Z drugiej strony kawitacja ultradźwiękowa zapewnia równomierne działanie na całej powierzchni, wytwarzając kropelki oleju silikonowego o stałej wielkości i wysokości. Wirowanie przy 3000 obr./min przez 30 minut nie powoduje demulgacji, a szczelnie zamknięte przechowywanie w temperaturze pokojowej przez ponad 6 miesięcy nie powoduje unoszenia się oleju, co sprawia, że ​​nadaje się do-transportu na duże odległości i długotrwałego przechowywania.

2. Ilość użytego emulgatora jest znacznie zmniejszona, co poprawia-przyjazne dla skóry/hydrofilowe właściwości produktu.

W przemyśle tekstylnym i codziennym przemyśle chemicznym nadmierna ilość emulgatorów w emulsjach oleju silikonowego często prowadzi do hydrofobowości tkanin, uczucia śliskości w produktach do prania i pielęgnacji oraz zwiększonego podrażnienia. Silne działanie międzyfazowe ultradźwięków może zmniejszyć napięcie międzyfazowe między olejem a wodą, zmniejszając ilość dodanego emulgatora o 20–40% w porównaniu z tradycyjnymi procesami. Pozwala to nie tylko kontrolować koszty produkcji, ale także pozwala uzyskać-niedrażniące, wysoce hydrofilowe emulsje oleju aminosilikonowego i emulsje oleju silikonowego kondycjonującego włosy.

3. Emulgacja-w niskiej temperaturze chroni funkcjonalność modyfikowanego oleju silikonowego.

Zmodyfikowane krzemoorganiczne, takie jak olej aminosilikonowy,-modyfikowany polieterem olej silikonowy i arylowy olej silikonowy, są podatne na utlenianie i żółknięcie w wysokich temperaturach oraz tracą swoje miękkie i hydrofilowe właściwości. Emulgacja ultradźwiękowa pozwala na kontrolowany wzrost temperatury w trakcie całego procesu, eliminując potrzebę długotrwałego ogrzewania i w pełni zachowując pierwotną miękkość, właściwości antystatyczne i właściwości rozprowadzania oleju silikonowego. Nadaje się do produkcji-wysokiej klasy środków do prania i hydrofilowych zmiękczaczy do tekstyliów.

4. Nadaje się do emulgowania olejów silikonowych o dużej lepkości i dużej zawartości części stałych

W przypadku oleju dimetylosilikonowego i oleju aminosilikonowego o wysokiej{{0}lepkości o lepkości 1000–100 000 cs mieszanie-z dużą prędkością może łatwo doprowadzić do aglomeracji i zlokalizowanych nieemulgowanych grudek oleju. Mikrostrumienie ultradźwiękowe mogą przenikać przez fazę olejową o-lepkości i stabilnie przygotowywać emulsje oleju silikonowego o wysokim-stęeniu o zawartości substancji stałych 20%–50%, redukując koszty transportu i rozcieńczania oraz spełniając wymagania dotyczące dużej zawartości substancji stałych w zakresie odpieniania powłok i rozformowania przemysłowego.

5. Energooszczędność,-wysoka wydajność i łatwość konserwacji

Emulgacja ultradźwiękowa zużywa 25–40% mniej energii niż homogenizacja wysoko-ciśnieniowa przy tej samej wydajności produkcyjnej; nie ma łatwo zużywających się części, takich jak zawory-wysokociśnieniowe i tarcze szlifierskie, sonda ze stopu tytanu jest odporna na korozję,-długoterminowa ciągła praca wiąże się z niskimi kosztami konserwacji i można ją elastycznie przełączać między przerywanymi modelami laboratoryjnymi a ciągłymi modelami przemysłowymi online.

6. Elastyczny proces, który można dostosować do specjalnych systemów mikrokapsułek i nano oleju silikonowego

Może przygotować nano{{0}mikroemulsje oleju silikonowego i wolno-uwalniać mikrokapsułki oleju silikonowego w jednym etapie, z kropelkami o wielkości zaledwie setek nanometrów. Można go stosować w-wysokiej jakości esencjach do pielęgnacji skóry,-trwałych wodoodpornych powłokach i środkach ułatwiających rozprzestrzenianie się pestycydów. Jest to delikatny proces formułowania, który jest trudny do osiągnięcia przy użyciu tradycyjnego sprzętu emulgującego.

III. Typowy przebieg procesu ultradźwiękowej emulgacji oleju silikonowego

Mieszanka wstępna: Olej silikonowy, złożony emulgator i wodę dejonizowaną dodaje się do zbiornika mieszającego zgodnie ze proporcjami receptury i wstępnie miesza przy niskiej prędkości, aby utworzyć gruboziarnistą mieszaninę-oleju i wody;

Homogenizacja ultradźwiękowa: mieszaninę wprowadza się do homogenizatora ultradźwiękowego i poddaje ciągłej cyrkulacji przy 20 kHz przez 3–10 minut, monitorując-w czasie rzeczywistym wielkość cząstek, aż osiągnie ona normę.

Regulacja pH i konserwacja cieplna: Ustawić pH na neutralne (6,0–8,0) za pomocą małej ilości kwasu cytrynowego/trietanoloaminy i pozostawić w niskiej temperaturze do odpieniania;

Filtracja i pakowanie: Użyj filtra o oczkach 100–200, aby usunąć śladowe ilości nieemulgowanych grudek oleju, a następnie napełnij pojemnik po sprawdzeniu wielkości cząstek, stabilności wirówkowej i zawartości substancji stałych.

W pilotażowych testach laboratoryjnych wykorzystano laboratoryjny homogenizator ultradźwiękowy o przerywanej pracy (pojemność przerobowa 0,5–50 l), natomiast w skali pilotażowej-w produkcji masowej zastosowano emulgator ultradźwiękowy działający w sposób ciągły w rurociągu, który można podłączyć do zautomatyzowanej linii produkcyjnej w celu pobierania próbek online w-czasie rzeczywistym i monitorowania wielkości cząstek emulsji.