Titan-Sonde Große Leistung Ultraschall-Rußdispersionsmaschine Ultraschall-Homogenisatormaschine

Große Leistung Ultraschall-Ruß-Dispersionsmaschine

Das Wesen der Ultraschall-Ruß-Dispersion liegt in der Nutzung des akustischen Kavitationseffekts, der durch Ultraschall in einem flüssigen Medium erzeugt wird, kombiniert mit der Scherwirkung hochfrequenter Vibrationen, um die Aufbrechung und gleichmäßige Dispersion von Rußagglomeraten zu erreichen und gleichzeitig die Stabilität des Dispersionssystems zu verbessern. Sein Kernmechanismus kann in drei Stufen unterteilt werden: Erstens, die Erzeugung des Kavitationseffekts: Wenn Ultraschall (Frequenz typischerweise 20kHz-100kHz) das Rußdispersionssystem durchläuft, erzeugt das flüssige Medium abwechselnde Kompressions- und Verdünnungsbereiche. In der Verdünnungsphase bilden sich winzige Vakuum-Kavitationsblasen in der Flüssigkeit; in der Kompressionsphase kollabieren diese Kavitationsblasen gewaltsam in extrem kurzer Zeit (Mikrosekunden) und setzen augenblicklich lokalisierte hohe Temperaturen (bis zu 5000K oder höher), hohen Druck (über 1000 atm) und Mikrostrahlen mit Geschwindigkeiten von über 100 m/s frei. Diese extreme physikalische Wirkung, wie eine mikroskopische "Explosion", trifft präzise auf die Schwachstellen der Rußagglomerate und reißt sie in winzige Partikel nahe den ursprünglichen Partikeln auseinander, wodurch die Agglomerationsstruktur an der Wurzel gebrochen wird.

Zweitens gibt es Scher- und Mischungseffekte: Die hochfrequente mechanische Vibration des Ultraschalls induziert starke Turbulenzen und Mikrofluidik im Dispersionsmedium, wodurch kontinuierliche Scherkräfte erzeugt werden, die unvollständig gebrochene Rußagglomerate weiter verfeinern. Gleichzeitig fördert dies die gleichmäßige Verteilung von Rußpartikeln im Medium und verhindert eine Sekundäragglomeration, die durch übermäßig hohe lokale Konzentrationen verursacht wird.

Schließlich gibt es einen stabilisierenden Effekt: Ultraschallvibrationen beschleunigen auch die Adsorption von Dispergiermittelmolekülen auf der Oberfläche von Rußpartikeln und helfen so, eine stabile Adsorptionsschicht zu bilden. Durch sterische Hinderung oder elektrostatische Abstoßung behindert diese Schicht die Reagglomeration dispergierter Rußpartikel und verlängert die Stabilitätsperiode des Dispersionssystems. Darüber hinaus erhöht die Ultraschallbehandlung die polaren Gruppen auf der Rußoberfläche und verbessert seine Dispersionskompatibilität in polaren Medien. Experimentelle Daten zeigen beispielsweise, dass das Sauerstoff-Kohlenstoff-Verhältnis auf der Rußoberfläche nach der Ultraschallbehandlung von 4,2 % auf 7,5 % ansteigen kann, was seine Dispersionsstabilität in wässrigen Systemen erheblich verbessert.

Eine Ultraschall-Dispersionsmaschine ist ein Gerät, das hochfrequente Ultraschallwellen verwendet, um agglomerierte Partikel aufzubrechen, nicht mischbare Flüssigkeiten zu mischen und stabile, gleichmäßige Suspensionen oder Emulsionen zu erzeugen.

Einfache Erklärung:

Es nutzt Ultraschallkavitation – winzige Blasen bilden sich und kollabieren gewaltsam in der Flüssigkeit – und erzeugt starke Stoßwellen und Mikrostrahlen, die:

Verklumpte Partikel (Graphen, Kohlenstoffnanoröhren, Pigmente, Nanomaterialien) aufbrechen
Öl und Wasser zu stabilen Emulsionen mischen
Pulver gleichmäßig in Flüssigkeiten ohne Sedimentation dispergieren

Hauptanwendungen:

Dispersion von Graphen, CNTs, Nanopartikeln
Herstellung von Tinten, Beschichtungen, Batterieschlämmen
Herstellung von Emulsionen in Kosmetika, Lebensmitteln

Schlüsselstruktur:

Ultraschallgenerator
Wandler (wandelt Strom in Vibration um)
Sonde / Horn (liefert Vibration in die Flüssigkeit)

Parameter

Beschreibung

Geräteparametersteuerung

1. Ultraschallfrequenz: Die Frequenz beeinflusst direkt die Kavitationsintensität und die Dispersionspräzision. Für leicht agglomerierende Pulver wie Ruß hat niederfrequenter (20kHz-40kHz) Ultraschall eine stärkere Durchdringungskraft und kann große Agglomerate effektiv aufbrechen, was ihn für Rußdispersionssysteme mit grober Partikelgröße und hoher Viskosität geeignet macht. Hochfrequente (60kHz-100kHz) bieten eine höhere Dispersionspräzision und eignen sich für Rußdispersionen, die eine Verfeinerung im Nanometerbereich erfordern, wie z. B. Pt/C-Rußdispersion in Brennstoffzellenkatalysatoren. Niederfrequenter Ultraschall um 25kHz ist am weitesten verbreitet und bietet ein Gleichgewicht zwischen Kavitationsintensität und Dispergiermitteladsorptionseffizienz, wodurch eine unzureichende Dispergiermitteladsorption aufgrund zu kleiner Kavitationsblasen bei hohen Frequenzen vermieden wird.

2. Ultraschallleistung und Leistungsdichte: Die Leistung ist ein Kernparameter, der die Dispersionsleistung beeinflusst und flexibel an die Partikelgröße des Rußes und die Materialviskosität angepasst werden muss. Geringe Leistung (50%-70% der Nennleistung) eignet sich für Rußsysteme mit kleiner Partikelgröße (10-50nm) und geringer Viskosität, wodurch Partikelbruch und -abbau durch übermäßige Leistung vermieden werden. Hohe Leistung (70%-90% der Nennleistung) eignet sich für Rußmaterialien mit größerer Partikelgröße (50-200nm) und starker Agglomeration und bricht Agglomerate effektiv auf. Es ist wichtig zu beachten, dass die Leistungsdichte wichtiger ist als die Gesamtleistung. Für wasserbasierte Rußsysteme wird eine Leistungsdichte von 0,8-1,2 W/cm² empfohlen, während für lösungsmittelbasierte/UV-Tinten-Rußsysteme 1,0-1,5 W/cm² empfohlen werden. Übermäßige Leistungsdichte (>2,0 W/cm²) kann die Rußstruktur beschädigen und zu einem bläulichen Farbton führen.

3. Ultraschallzeit: Die Ultraschallzeit muss auf die Leistung und die Materialeigenschaften abgestimmt sein; länger ist nicht unbedingt besser. Für die konventionelle Rußdispersion (z. B. die anfängliche Dispersion in Tinten) ist eine Ultraschallbehandlung von 5-10 Minuten ausreichend, um Aggregate aufzubrechen. Für schwer zu dispergierende Rußsysteme mit hoher Viskosität (z. B. Ruß/Naturkautschuk-Komposite) kann die Behandlungszeit auf 30-60 Minuten verlängert werden, wobei eine intermittierende Kühlung (jeweils 5 Minuten) erforderlich ist, um eine Überhitzung des Materials zu verhindern. Experimente zeigen, dass etwa 1 Stunde Ultraschallbehandlung bei Raumtemperatur das optimale Zeitfenster für die meisten Rußsysteme ist. Übermäßige Ultraschallbehandlung kann zu Sekundäragglomeration von Rußpartikeln, Beschädigung der Trägerstruktur und sogar zum Versagen des Dispergiermittels führen.

4. Ultraschallmodus: Der Pulsmodus (z. B. 2 Sekunden an, 1 Sekunde aus) ist dem kontinuierlichen Modus überlegen. Die intermittierenden Perioden leiten Wärme effektiv ab, verhindern Veränderungen der Rußeigenschaften durch lokale Überhitzung und reduzieren den Verschleiß der Ultraschallsonde.

In den letzten Jahren wurde Nanomaterial B in verschiedenen Industrien zur Optimierung der Materialleistung weit verbreitet. Zum Beispiel kann die Zugabe von Graphenfarbe zur Batterie die Lebensdauer der Batterie erheblich verlängern, während die Zugabe von Siliziumoxid zum Glas die Transparenz und Robustheit des Glases erhöhen kann.

Der Kerninhalt der Nanotechnologie ist, wie das Problem der Nanopartikelagglomeration gelöst werden kann. Da Nanopartikel selbst sehr leicht agglomerieren, ist es sehr schwierig, ein einzelnes dispergiertes Nanopartikel zu erhalten. Wie Nanopartikel gleichmäßig in die Matrix dispergiert werden, ist die Schlüsseltechnologie der Nanotechnologie.

Um ausgezeichnete Nanopartikel zu erhalten, ist eine effektive Methode erforderlich. Ultraschallkavitation erzeugt sofort unzählige Hochdruck- und Niederdruckbereiche in der Lösung. Diese Hochdruck- und Niederdruckbereiche kollidieren kontinuierlich miteinander, um starke Scherkräfte zu erzeugen, zu depolymerisieren und die Größe des Materials zu reduzieren. Ultraschallwellen, die bei der Dispersion von Nanomaterialien verwendet werden, erfordern im Allgemeinen relativ hohen Schalldruck und Ultraschallamplitude. Daher wird derzeit häufig der Horn-Typ, d. h. der Sonden-Typ, verwendet.

Empfehlungen

1. Wenn Sie neu im Bereich Nanomaterialien sind und die Wirkung der Ultraschall dispersion verstehen möchten, können Sie 1000W / 1500W Laborgeräte verwenden.

2. Wenn Sie ein kleines oder mittleres Unternehmen sind, das weniger als 5 Tonnen Flüssigkeit pro Tag verarbeitet, können Sie eine Ultraschallsonde zum Reaktionsbehälter hinzufügen. Sie können eine 3000W Sonde verwenden.

3. Wenn es sich um ein Großunternehmen handelt, das täglich Dutzende oder sogar Hunderte von Tonnen Flüssigkeit verarbeiten muss, ist ein externes Ultraschall-Kreislaufsystem erforderlich. Mehrere Sätze von Ultraschallgeräten können die Zirkulation gleichzeitig verarbeiten, um den gewünschten Effekt zu erzielen.

Merkmale

1. Einzigartiges Design des fokussierenden Werkzeugkopfes, höhere Energiekonzentration, größere Amplitude und besserer Homogenisierungseffekt.

2. Der Ultraschallbehandlungsprozess kann gesteuert werden, so dass der Endzustand der Dispersion ebenfalls steuerbar ist, wodurch die Beschädigung der Lösungskomponenten erheblich reduziert wird.

3. Es kann Materialien auf Nanometer-Niveau dispergieren und hochviskose Lösungen verarbeiten. Das Gerät kann mit einer SPS-Steuerung ausgestattet werden, was die Bedienung erleichtert und den Effekt präziser macht