Титановый Зонд Большой мощности Ультразвуковой углеродный черный дисперсии машины Ультразвуковой гомогенизатор машины

Мощная ультразвуковая диспергатор сажи

Суть ультразвукового диспергирования сажи заключается в использовании эффекта акустической кавитации, генерируемого ультразвуком в жидкой среде, в сочетании с действием сдвига высокочастотных вибраций для достижения распада и равномерного диспергирования агломератов сажи, одновременно повышая стабильность дисперсионной системы. Его основной механизм можно разделить на три этапа: Во-первых, генерация кавитационного эффекта: когда ультразвук (частота обычно 20 кГц-100 кГц) проходит через систему диспергирования сажи, жидкая среда генерирует чередующиеся области сжатия и разрежения. На стадии разрежения в жидкости образуются крошечные вакуумные кавитационные пузырьки; на стадии сжатия эти кавитационные пузырьки бурно схлопываются за чрезвычайно короткое время (микросекунды), мгновенно выделяя локальные высокие температуры (до 5000 К или выше), высокое давление (свыше 1000 атм) и микроструи с скоростью, превышающей 100 м/с. Это экстремальное физическое воздействие, подобное микроскопическому «взрыву», точно воздействует на слабые места агломератов сажи, разрывая их на мелкие частицы, близкие к исходным, тем самым разрушая структуру агломерации у корня.

Во-вторых, существуют эффекты сдвига и перемешивания: высокочастотные механические вибрации ультразвука вызывают сильную турбулентность и микрофлюидику в дисперсионной среде, генерируя непрерывные сдвиговые силы, которые дополнительно измельчают не полностью разрушенные агломераты сажи. Одновременно это способствует равномерному распределению частиц сажи в среде, предотвращая вторичную агломерацию, вызванную чрезмерно высокой локальной концентрацией.

Наконец, существует стабилизирующий эффект: ультразвуковые вибрации также ускоряют адсорбцию молекул диспергатора на поверхности частиц сажи, помогая сформировать стабильный адсорбционный слой. Путем стерического затруднения или электростатического отталкивания этот слой препятствует повторной агломерации диспергированных частиц сажи, продлевая период стабильности дисперсионной системы. Кроме того, ультразвуковая обработка увеличивает количество полярных групп на поверхности сажи, улучшая ее совместимость с дисперсией в полярных средах. Например, экспериментальные данные показывают, что соотношение кислорода к углероду на поверхности сажи может увеличиться с 4,2% до 7,5% после ультразвуковой обработки, что значительно улучшает ее стабильность дисперсии в водных системах.

Ультразвуковой диспергатор — это устройство, которое использует высокочастотные ультразвуковые волны для разрушения агломерированных частиц, смешивания несмешивающихся жидкостей и создания стабильных, однородных суспензий или эмульсий.

Простое объяснение:

Он использует ультразвуковую кавитацию — крошечные пузырьки образуются и бурно схлопываются в жидкости — создавая сильные ударные волны и микроструи, которые:

Разрушают комковатые частицы (графен, углеродные нанотрубки, пигменты, наноматериалы)
Смешивают масло и воду в стабильные эмульсии
Равномерно диспергируют порошки в жидкостях без осаждения

Основные применения:

Диспергирование графена, УНТ, наночастиц
Изготовление чернил, покрытий, суспензий для аккумуляторов
Приготовление эмульсий в косметике, пищевой промышленности

Ключевая структура:

Ультразвуковой генератор
Преобразователь (преобразует электричество в вибрацию)
Зонд / рог (передает вибрацию в жидкость)

Параметр

Описание

Контроль параметров оборудования

1. Ультразвуковая частота: Частота напрямую влияет на интенсивность кавитации и точность диспергирования. Для легко агломерирующихся порошков, таких как сажа, низкочастотный (20 кГц-40 кГц) ультразвук обладает более сильной проникающей способностью и может эффективно разрушать крупные агломераты, что делает его подходящим для систем диспергирования сажи с крупным размером частиц и высокой вязкостью. Высокочастотный (60 кГц-100 кГц) обеспечивает более высокую точность диспергирования и подходит для диспергирования сажи, требующего наноразмерного измельчения, такого как диспергирование сажи Pt/C в катализаторах топливных элементов. Низкочастотный ультразвук около 25 кГц является наиболее широко используемым, обеспечивая баланс между интенсивностью кавитации и эффективностью адсорбции диспергатора, избегая недостаточной адсорбции диспергатора из-за чрезмерно мелких кавитационных пузырьков на высоких частотах.

2. Ультразвуковая мощность и плотность мощности: Мощность является ключевым параметром, влияющим на эффективность диспергирования, и ее необходимо гибко регулировать в зависимости от размера частиц сажи и вязкости материала. Низкая мощность (50%-70% от номинальной мощности) подходит для систем сажи с малым размером частиц (10-50 нм) и низкой вязкостью, избегая разрушения частиц и деградации, вызванных чрезмерной мощностью. Высокая мощность (70%-90% от номинальной мощности) подходит для материалов сажи с более крупным размером частиц (50-200 нм) и сильной агломерацией, эффективно разрушая агломераты. Важно отметить, что плотность мощности важнее общей мощности. Для водных систем сажи рекомендуется плотность мощности 0,8-1,2 Вт/см², а для систем сажи на основе растворителей/УФ-чернил — 1,0-1,5 Вт/см². Чрезмерная плотность мощности (>2,0 Вт/см²) может повредить структуру сажи, что приведет к синеватому оттенку.

3. Время ультразвуковой обработки: Время ультразвуковой обработки должно соответствовать мощности и характеристикам материала; более длительное время не обязательно лучше. Для обычной дисперсии сажи (например, начальной дисперсии в чернилах) достаточно ультразвуковой обработки в течение 5-10 минут для разрушения агрегатов. Для труднодиспергируемых систем сажи с высокой вязкостью (например, композитов сажа/натуральный каучук) время обработки может быть увеличено до 30-60 минут, требуя периодического охлаждения (по 5 минут каждый раз) для предотвращения перегрева материала. Эксперименты показывают, что примерно 1 час ультразвуковой обработки при комнатной температуре является оптимальным временным окном для большинства систем сажи. Чрезмерная ультразвуковая обработка может привести к вторичной агломерации частиц сажи, повреждению структуры носителя и даже к отказу диспергатора.

4. Режим ультразвука: Импульсный режим (например, 2 секунды включено, 1 секунда выключено) превосходит непрерывный режим. Периоды прерывания эффективно рассеивают тепло, предотвращая изменения свойств сажи, вызванные локальным перегревом, и снижая износ ультразвукового зонда.

В последние годы наноматериал B широко используется в различных отраслях промышленности для оптимизации характеристик материалов. Например, добавление графеновой краски в аккумулятор может значительно продлить срок службы аккумулятора, а добавление оксида кремния в стекло может повысить прозрачность и прочность стекла.

Основное содержание нанотехнологий заключается в решении проблемы агломерации наночастиц. Поскольку наночастицы сами по себе очень легко агломерируются, получить единичную диспергированную наночастицу очень сложно. Как равномерно диспергировать наночастицы в матрице — это ключевая технология нанотехнологий.

Для получения превосходных наночастиц требуется эффективный метод. Ультразвуковая кавитация мгновенно создает бесчисленные области высокого и низкого давления в растворе. Эти области высокого и низкого давления постоянно сталкиваются друг с другом, генерируя сильную сдвиговую силу, деполимеризуя и уменьшая размер материала. Ультразвуковые волны, используемые для диспергирования наноматериалов, обычно требуют относительно большого звукового давления и ультразвуковой амплитуды. Поэтому в настоящее время чаще используется рожковый тип, то есть зондовый тип.

Рекомендации

1. Если вы новичок в наноматериалах и хотите понять эффект ультразвукового диспергирования, вы можете использовать лабораторные материалы мощностью 1000 Вт / 1500 Вт.

2. Если вы являетесь малым или средним предприятием, которое обрабатывает менее 5 тонн жидкости в день, вы можете выбрать добавление ультразвукового зонда в реакционный бак. Вы можете использовать зонд мощностью 3000 Вт.

3. Если это крупное предприятие, которому необходимо обрабатывать десятки или даже сотни тонн жидкости каждый день, потребуется внешняя ультразвуковая циркуляционная система. Несколько комплектов ультразвукового оборудования могут одновременно обрабатывать циркуляцию для достижения желаемого эффекта.

Особенности

1. Уникальная конструкция фокусирующей головки инструмента, более высокая концентрация энергии, большая амплитуда и лучший эффект гомогенизации.

2 Процесс ультразвуковой обработки может контролироваться, поэтому конечный этап диспергирования также контролируется, тем самым значительно снижая повреждение компонентов раствора.

3 Он может диспергировать материалы до нанометрового уровня и обрабатывать высоковязкие растворы. Оборудование может быть оснащено ПЛК-управлением, что упрощает эксплуатацию и делает эффект более точным.