Защо ултразвуковата технология е по-добра за производство на стабилни силиконови емулсии?

I. Основен работен принцип на ултразвукова емулгификация на силиконово масло

Основната движеща сила на ултразвуковото емулгиране е ефектът на течната кавитация. Устройството използва високочестотна-вибрираща ултразвукова сонда от 20–40kHz от титаниева сплав за предаване на акустична енергия към сместа от вода-силиконово масло.

Образуване на микромехурчета: Променливото звуково налягане причинява образуването на голям брой кавитационни микромехурчета с микрон-размер в течността;

Свиване на мехурчета: След бързо разширяване микромехурчетата се свиват бурно и мигновено, генерирайки локализирани високи температури от хиляди K и високи налягания от стотици MPa, придружени от ударни вълни и високо{0}}скоростни микроструи;

Ултрафина фрагментация на капчици: Ударни вълни и силни сили на срязване разкъсват големи капчици силиконово масло, разграждайки непрекъснатата маслена фаза на равномерно диспергирани микро-фази;

Стабилност на интерфейса: Ултразвуковото смущение насърчава бързото разпределение на емулгаторите върху повърхността на капчиците силиконово масло, образувайки плътен защитен филм и инхибирайки агрегацията на капчици.

Средният размер на частиците на ултразвуково емулгирани емулсии на силиконово масло може да достигне 0,1–1 μm, с индекс на разпределение на размера на частиците (PDI) < 0,3, което е много по-добро от размера на капчиците 5–20 μm, получени чрез високо-скоростно разбъркване. Той е по-малко склонен към разслояване, изплуване на масло и утаяване по време на центрофугиране и дългосрочно-съхранение. Целият процес не изисква продължително нагряване, като се избягва пожълтяването при високи-температури и проблемите с влошаване на производителността, свързани с аминосиликоновите масла и модифицираните полиетерни силиконови масла.

II. Основни предимства на ултразвуковата емулсия при приготвянето на емулсии от силиконово масло

1. Подобрете стабилността на емулсията и намалете процента на скрап.

Традиционното механично срязване разчита единствено на триенето на острието за разграждане на силиконовото масло, което води до големи размери на капките, които варират в широки граници, като големи частици лесно плават и се отделят. Ултразвуковата кавитация, от друга страна, осигурява равномерно действие по цялата повърхност, произвеждайки капчици силиконово масло с постоянен размер и височина. Центрофугиране при 3000 об/мин за 30 минути не води до деемулгиране, а запечатано съхранение при стайна температура за повече от 6 месеца не показва плаващо масло, което го прави подходящо за транспортиране на дълги-разстояния и продължително съхранение.

2. Количеството на използвания емулгатор е значително намалено, което подобрява-приятелските/хидрофилни свойства на продукта.

В текстилната и ежедневната химическа промишленост прекомерните емулгатори в емулсиите със силиконово масло често водят до водоотблъскване на тъканите, хлъзгаво усещане в продуктите за пране и кондициониране и повишено дразнене. Мощното междинно действие на ултразвука може да намали междинното напрежение между масло и вода, намалявайки количеството добавен емулгатор с 20%–40% в сравнение с традиционните процеси. Това не само контролира производствените разходи, но също така произвежда ниско-раздразнения, силно хидрофилни амино силиконови маслени емулсии и кондициониращи силиконови маслени емулсии за коса.

3. Емулгирането при ниска -температура защитава функционалността на модифицираното силиконово масло.

Модифицирани органосиликони като амино силиконово масло, полиетер-модифицирано силиконово масло и арил силиконово масло са склонни към окисляване и пожълтяване при високи температури и губят своите меки и хидрофилни свойства. Ултразвуковото емулгиране позволява контролирано повишаване на температурата по време на целия процес, елиминирайки необходимостта от продължително нагряване и напълно запазвайки оригиналната мекота, антистатични свойства и характеристики на разпространение на силиконовото масло. Подходящ е за производството на висококачествени препарати за грижа за прането и хидрофилни омекотители за текстил.

4. Подходящ за емулгиране на силиконови масла с висок вискозитет и високо съдържание на твърди вещества

За диметилсиликоново масло с висок вискозитет и аминосиликоново масло с вискозитет 1000–100000c, високо{3}}скоростното разбъркване може лесно да доведе до агломерация и локализирани неемулгирани маслени бучки. Ултразвуковите микроструи могат да проникнат през маслената фаза с висок-вискозитет и стабилно да приготвят емулсии от силиконово масло с висока-концентрация със съдържание на твърдо вещество от 20%–50%, намалявайки транспортните разходи и разходите за разреждане и отговаряйки на изискванията за високо съдържание на твърди вещества при обезпенване на покритието и промишлено изваждане от формата.

5. Енерго{1}}ефективно, високо-производително и лесно за поддръжка

Ултразвуковото емулгиране консумира 25%–40% по-малко енергия от хомогенизирането под високо-налягане за същия производствен капацитет; няма лесно износващи се части като вентили за високо-налягане и шлифовъчни дискове, сондата от титаниева сплав е устойчива на корозия, дългосрочната-продължителна работа има ниски разходи за поддръжка и може гъвкаво да се превключва между периодични лабораторни модели и непрекъснати онлайн индустриални модели.

6. Гъвкав процес, адаптивен към специални системи с микрокапсули и нано силиконово масло

Той може да приготви нано{0}}микроемулсии от силиконово масло и микрокапсули от силиконово масло с бавно-освобождаване в една стъпка, с капчици с големина до стотици нанометри. Може да се използва в-висок клас есенции за грижа за кожата, дълготрайни-водоустойчиви покрития и средства за разпръскване на пестициди. Това е фин процес на формулиране, който е трудно постижим с традиционно оборудване за емулгиране.

III. Типичен процес на ултразвуково емулгиране на силиконово масло

Предварителен микс: Силиконовото масло, комбинираният емулгатор и дейонизираната вода се добавят към смесителен резервоар съгласно съотношението на формулата и се смесват предварително при ниска скорост, за да се образува едра смес масло-вода;

Ултразвукова хомогенизация: Сместа се подава в ултразвуков хомогенизатор и непрекъснато циркулира при 20 kHz в продължение на 3–10 минути, с-наблюдение в реално време на размера на частиците, докато отговаря на стандарта.

Регулиране на pH и запазване на топлината: Регулирайте pH до неутрално (6,0–8,0) с малко количество лимонена киселина/триетаноламин и го оставете да престои на ниска температура, за да обезпени;

Филтриране и опаковане: Използвайте филтър от 100–200 меша, за да отстраните следи от неемулгирани маслени бучки и след това напълнете контейнера след тестване за размер на частиците, центробежна стабилност и съдържание на твърдо вещество.

Лабораторните пилотни тестове използваха настолен периодичен ултразвуков хомогенизатор (капацитет на обработка 0,5–50L), докато пилотният-мащаб и масовото производство използваха тръбопроводен непрекъснат ултразвуков емулсификатор, който може да бъде свързан към автоматизирана производствена линия за онлайн-вземане на проби в реално време и мониторинг на размера на частиците на емулсията.