Ultrasonik Teknoloji Neden Kararlı Silikon Emülsiyonları Üretmek İçin Üstündür?

I. Ultrasonik Silikon Yağı Emülsifikasyonunun Temel Çalışma Prensibi

Ultrasonik emülsifikasyonun temel itici gücü sıvı kavitasyon etkisidir. Cihaz, akustik enerjiyi su-silikon yağı karışımına iletmek için 20–40kHz yüksek-frekanslı titreşimli titanyum alaşımlı ultrasonik prob kullanır.

Mikrokabarcık oluşumu: Alternatif ses basıncı, sıvının içinde çok sayıda mikron-boyutunda kavitasyon mikrokabarcıklarının oluşmasına neden olur;

Kabarcık çökmesi: Hızlı genleşmenin ardından mikrokabarcıklar şiddetli bir şekilde ve anında çökerek binlerce K düzeyinde yerel yüksek sıcaklıklar ve yüzlerce MPa değerinde yüksek basınç üretir, buna şok dalgaları ve yüksek-hızlı mikrojetler eşlik eder;

Ultra ince damlacık parçalanması: Şok dalgaları ve güçlü kesme kuvvetleri, büyük silikon yağı damlacıklarını parçalayarak sürekli yağ fazını eşit biçimde dağılmış mikro-fazlara ayırır;

Arayüz stabilitesi: Ultrasonik bozulma, emülgatörlerin silikon yağı damlacıklarının yüzeyinde hızlı dağılımını teşvik ederek yoğun bir koruyucu film oluşturur ve damlacık toplanmasını engeller.

Ultrasonik olarak emülsifiye edilmiş silikon yağı emülsiyonlarının ortalama parçacık boyutu, parçacık boyutu dağılım indeksi (PDI) < 0,3 ile 0,1–1 μm'ye ulaşabilir; bu, yüksek-hızda karıştırmayla üretilen 5–20 μm damlacık boyutundan çok daha üstündür. Santrifüjleme ve uzun-süreli depolama sırasında tabakalaşmaya, yağın yüzmesine ve çökelmeye daha az eğilimlidir. İşlemin tamamı uzun süreli ısıtma gerektirmediğinden, amino silikon yağları ve değiştirilmiş polieter silikon yağlarıyla ilişkili yüksek-sıcaklıktaki sararma ve performans düşüşü sorunlarını ortadan kaldırır.

II. Silikon Yağı Emülsiyonlarının Hazırlanmasında Ultrasonik Emülsifikasyonun Temel Avantajları

1. Emülsiyon stabilitesini artırın ve hurda oranını azaltın.

Geleneksel mekanik kesme, silikon yağını parçalamak için yalnızca bıçak sürtünmesine dayanır, bu da damlacık boyutlarının büyük ölçüde değişmesine ve büyük parçacıkların kolayca yüzerek ayrılmasına neden olur. Öte yandan ultrasonik kavitasyon, tüm yüzey boyunca eşit etki sağlayarak tutarlı boyut ve yükseklikte silikon yağı damlacıkları üretir. 30 dakika boyunca 3000 devir/dakikada santrifüjleme, emülsiyondan arındırma sağlamaz ve 6 aydan uzun süre oda sıcaklığında kapalı depolamada yüzen yağ görülmez, bu da onu uzun-mesafeli taşıma ve uzun süreli depolama için uygun kılar.

2. Kullanılan emülgatör miktarı önemli ölçüde azaltılarak ürünün cilt dostu/hidrofilik özellikleri iyileştirilir.

Tekstil ve günlük kimya endüstrilerinde, silikon yağı emülsiyonlarındaki aşırı emülgatörler genellikle kumaşlarda su geçirmezliğe, yıkama ve bakım ürünlerinde kaygan bir his oluşmasına ve tahrişin artmasına neden olur. Ultrasonun güçlü arayüzey etkisi, yağ ve su arasındaki arayüzey gerilimini azaltarak eklenen emülgatör miktarını geleneksel işlemlere kıyasla %20-40 oranında azaltabilir. Bu sadece üretim maliyetlerini kontrol etmekle kalmaz, aynı zamanda düşük-tahriş edici, yüksek düzeyde hidrofilik amino silikon yağı emülsiyonları ve saç yumuşatıcı silikon yağı emülsiyonları da üretir.

3. Düşük-sıcaklıkta emülsifikasyon, değiştirilmiş silikon yağının işlevselliğini korur.

Amino silikon yağı, polieter{0}}modifiye silikon yağı ve aril silikon yağı gibi modifiye edilmiş organosilikonlar, yüksek sıcaklıklarda oksidasyona ve sararmaya eğilimlidir ve yumuşak ve hidrofilik özelliklerini kaybederler. Ultrasonik emülsifikasyon, süreç boyunca kontrollü sıcaklık artışına olanak tanır, uzun süreli ısıtma ihtiyacını ortadan kaldırır ve silikon yağının orijinal yumuşaklığını, antistatik özelliklerini ve yayılma özelliklerini tamamen korur. Üst düzey çamaşır bakımı ve hidrofilik tekstil yumuşatıcılarının üretimi için uygundur.

4. Yüksek viskoziteli, yüksek katı içerikli silikon yağlarının emülsifikasyonu için uygundur.

Yüksek-viskoziteli dimetil silikon yağı ve 1000–100000cs viskoziteye sahip amino silikon yağı için, yüksek-hızda karıştırma, kolaylıkla topaklaşmaya ve lokalize emülsifiye edilmemiş yağ topaklarına yol açabilir. Ultrasonik mikrojetler, yüksek-viskoziteli yağ fazına nüfuz edebilir ve katı içeriği %20–%50 olan yüksek-konsantrasyonlu silikon yağı emülsiyonlarını stabil bir şekilde hazırlayabilir, nakliye ve seyreltme maliyetlerini azaltır ve kaplama köpük giderme ve endüstriyel kalıp sökme işlemlerinin yüksek katı madde gereksinimlerini karşılayabilir.

5. Enerji-verimli, yüksek-performanslı ve bakımı kolay

Ultrasonik emülsifikasyon, aynı üretim kapasitesi için yüksek-basınçlı homojenizasyona göre %25–40 daha az enerji tüketir; yüksek-basınç valfleri ve taşlama diskleri gibi kolayca aşınan parçaları yoktur, titanyum alaşımlı prob korozyona dayanıklıdır, uzun-dönem sürekli çalışma düşük bakım maliyetlerine sahiptir ve aralıklı laboratuvar modelleri ile sürekli çevrimiçi endüstriyel modeller arasında esnek bir şekilde geçiş yapılabilir.

6. Mikrokapsül ve nano silikon yağı özel sistemlerine uyarlanabilen esnek proses

Yüzlerce nanometre kadar küçük damlacıklarla tek adımda nano-silikon yağı mikroemülsiyonları ve yavaş-salınımlı silikon yağı mikrokapsülleri hazırlayabilir. Üst düzey cilt bakımı esanslarında,-uzun ömürlü-su geçirmez kaplamalarda ve pestisit yayma yardımcılarında kullanılabilir. Geleneksel emülsifikasyon ekipmanlarıyla elde edilmesi zor olan ince bir formülasyon prosesidir.

III. Ultrasonik Silikon Yağı Emülsifikasyonunun Tipik Proses Akışı

Ön karışım: Silikon yağı, bileşik emülgatör ve deiyonize su, formül oranına göre bir karıştırma tankına eklenir ve kaba bir yağ-su karışımı oluşturmak için düşük hızda önceden karıştırılır;

Ultrasonik homojenleştirme: Karışım, ultrasonik bir homojenleştiriciye beslenir ve standardı karşılayana kadar partikül boyutunun gerçek-zamanlı izlenmesiyle 20kHz'de 3–10 dakika boyunca sürekli olarak sirküle edilir.

pH ayarı ve ısının korunması: Az miktarda sitrik asit/trietanolamin ile pH'ı nötr (6,0–8,0) olarak ayarlayın ve köpüğün giderilmesi için düşük sıcaklıkta bekletin;

Filtreleme ve Paketleme: Eser miktarda emülsifiye edilmemiş yağ topaklarını çıkarmak için 100-200 gözenekli bir filtre kullanın ve ardından parçacık boyutu, santrifüj stabilitesi ve katı içeriği test ettikten sonra kabı doldurun.

Laboratuvar pilot testlerinde tezgah üstü aralıklı bir ultrasonik homojenleştirici (işleme kapasitesi 0,5–50 L) kullanılırken, pilot-ölçek ve seri üretimde, çevrimiçi gerçek zamanlı örnekleme ve emülsiyon parçacık boyutunun izlenmesi için otomatik-bir otomatik üretim hattına bağlanabilen bir boru hattı sürekli ultrasonik emülgatör ünitesi kullanıldı.