Dispersión ultrasónica de sílice
La sílice se utiliza en diversas industrias debido a su resistencia al desgaste, aislamiento eléctrico y alta estabilidad térmica. La dispersión ultrasónica ayuda a aprovechar el potencial de la sílice al mejorar la calidad de la dispersión.
Aplicaciones de sílice
La sílice (SiO 2) es un material cerámico multifuncional utilizado en diversas industrias para mejorar las propiedades superficiales y mecánicas de varios materiales. Se utiliza como relleno, aditivo de rendimiento, modificador de reología o coadyuvante de procesamiento en muchas formulaciones de productos, como pinturas y revestimientos, plásticos, caucho sintético, adhesivos, selladores o materiales aislantes. En particular, se agrega humo de sílice (sílice amorfa) o polvo de sílice al concreto para mejorar la resistencia y durabilidad del concreto. El humo de sílice también se usa en el concreto refractario para reducir la porosidad y aumentar la resistencia a través de un empaque de partículas mejorado.
Dispersión de sílice
La sílice tiene una variedad de formas hidrófilas e hidrófobas y generalmente se usa para tamaños de partícula muy finos. Generalmente, la sílice no se dispersa bien después de humedecerse. También agregará muchas burbujas diminutas a la formulación del producto.
Para la mayoría de las aplicaciones de sílice, es importante una dispersión buena y uniforme. Especialmente cuando se usa en pinturas y lacas para mejorar la resistencia al rayado, las partículas de sílice deben ser lo suficientemente pequeñas como para no interferir con la luz visible para evitar la neblina y mantener la transparencia. Para la mayoría de los recubrimientos, la sílice debe ser inferior a 40 nm para cumplir con este requisito. Para otras aplicaciones, la aglomeración de partículas evita que cada partícula de sílice individual interactúe con el medio circundante. En comparación con otros métodos de mezcla de alto cizallamiento, el tratamiento ultrasónico ha demostrado ser más eficaz en la dispersión de sílice. Cuando el tamaño de las partículas agregadas es superior a 200 micrones, la mayoría de las partículas se reducen a menos de 200 nanómetros.
Tratamiento ultrasónico
En este trabajo se utilizaron tres tipos de polvos de TiO2: nanopartículas P25, nanopartículas ST21 y submicrónicas HT0514. P25 y HT0514 se producen mediante síntesis en fase gaseosa; ST21 se produce por síntesis química húmeda. Como dispersante polimérico se utiliza poliacrilato de sodio (PAA) con un peso molecular medio de 1200, 2100, 8000, 15000 y 30.000. Para preparar una suspensión acuosa, se mezclan polvo de TiO 2 y PAA en agua. Ajustar el pH con solución de amoniaco (20%, grado analítico). Para el tratamiento ultrasónico, se irradiaron ultrasónicamente 50 ml de la suspensión en un vaso de precipitados de 100 ml durante 30 minutos. Para evitar la ebullición del agua y la gelificación de PAA, la suspensión se irradió 10 veces durante 3 minutos cada vez, porque la irradiación continua de 3 minutos hizo que la temperatura aumentara entre 60 y 70ºC. Después de 3 minutos de irradiación continua cada vez, la suspensión se enfrió durante 10 minutos.
Usamos dos juegos de equipos ultrasónicos, frecuencia: 20 kHz; amplitud: 30-34 mm; generación de energía: 70-120 W; diámetro del cabezal de la herramienta: 26 mm. Después de 30 minutos de tratamiento ultrasónico, el agua se redujo en aproximadamente 10 debido a la evaporación. Ml. Se midió el peso antes y después del tratamiento ultrasónico y se añadió agua pura para compensar la pérdida. Independientemente de la amplitud de vibración y el diámetro de la sonda, la viscosidad y el tamaño medio de partícula de los aglomerados suspendidos disminuyen con la prolongación del tiempo de irradiación. Finalmente, la solución se vuelve transparente y las partículas de sio2 se vuelven significativamente más pequeñas.