A cellulóz, mint a Föld egyik legelterjedtebb biopolimerje, egyedi tulajdonságai és potenciális alkalmazásai miatt a különféle iparágakban jelentős figyelmet kapott. A cellulóz tényleges diszperziója elengedhetetlen annak teljes potenciáljának kiaknázásához különböző készítményekben. Vezető diszpergáló beszállítóként gyakran megvizsgáljuk, hogy diszpergálóink felhasználhatók -e a cellulóz diszpergálására. Ebben a blogbejegyzésben részletesen megvizsgáljuk ezt a kérdést, megvitatva a cellulóz jellemzőit, a diszperzió kihívásait és azt, hogy a diszpergálóink hogyan tudják kezelni ezeket a kihívásokat.
A cellulóz megértése
A cellulóz egy olyan lineáris poliszacharid, amely glükózegységekből áll, amelyek β - 1,4 - glikozidkötésekkel vannak összekötve. Hosszú, merev láncokat képez, amelyek a hidrogénkötés és a Van der Waals erők révén aggregálódhatnak. Ezek az aggregátumok mikro -nano -skálán terjedhetnek, a cellulóz forrásától és feldolgozásától függően. Különböző típusú cellulóz, például mikrokristályos cellulóz (MCC), nanofibrillált cellulóz (NFC) és cellulóz nanokristályok (CNC) létezik. Mindegyik típusnak megkülönböztetett morfológiai és fizikai tulajdonságai vannak, amelyek befolyásolják a diszperziós folyamatot.
Az MCC egy részlegesen depolimerizált cellulóz, viszonylag nagy részecskemérettel, jellemzően 10 - 200 μm tartományban. Az NFC hosszú, összefonódott nanoszálakból áll, magas képarányú, míg a CNC rúd - magas kristályossággal és kisebb méretű, általában 100–500 nm hosszú és 5-20 nm átmérőjű tartományban.
Kihívások a cellulóz diszpergálásában
A cellulóz diszpergálása számos kihívást jelent a velejáró tulajdonságai miatt. A cellulóz láncok közötti erős intermolekuláris erők aggregátumok képződéséhez vezetnek, amelyeket nehéz szétválasztani. Ezenkívül a cellulóz hidrofil, és a nem poláris oldószerekben történő diszperziója különösen kihívást jelenthet. Amikor a cellulóz diszpergálódik egy folyékony táptalajban, akkor az idő múlásával növekszik, és nem egységes eloszláshoz vezet, és potenciálisan befolyásolja a végtermék teljesítményét.
Egy másik kihívás a magas viszkozitás, amely a cellulóz jelenlétéből származhat egy diszperzióban. Ahogy a cellulózkoncentráció növekszik, a rendszer viszkozitása jelentősen növekszik, megnehezítve a homogén diszperzió elérését hagyományos keverési módszerekkel.
Hogyan segíthetnek a diszperzők
A diszperzőket úgy tervezték, hogy az aggregátumok lebontására és a részecskék egyenletesen elosztják folyékony közegben. Úgy működnek, hogy magas nyírási erőket alkalmaznak az anyagra, amely képes legyőzni az intermolekuláris erőket, amelyek együtt tartják a cellulóz -aggregátumokat. Diszpergálóink, például aGFB EX - Proof Lab nagy sebességű diszperzítő,FL ipari hidraulikus nagysebességű diszpergáló, ésSF Lab nagysebességű diszpergáló, nagysebességű forgó járókerékekkel vannak felszerelve, amelyek intenzív nyírómezőket generálnak.
A járókerék nagysebességű forgása turbulens áramlást hoz létre a folyadékban, ami a cellulóz aggregátumok ütközését eredményezi egymással és a járókerék pengékkel. Ez az ütközés az aggregátumokat kisebb részecskékre bontja, lehetővé téve, hogy egyenletesebben szétszóródjanak a folyadékban. A nyíróerők szintén hozzájárulnak a cellulóz -részecskék és a folyékony tápközeg közötti felületi feszültség csökkentéséhez, javítva a részecskék nedvesedését és megakadályozva a re -aggregációt.
A diszperziós hatékonyságot befolyásoló tényezők
Számos tényező befolyásolja a cellulóz diszperzió hatékonyságát egy diszpergáló segítségével. Az első tényező a diszpergáló típusa és működési paraméterei. A járókerék sebessége, a járókerék mérete és alakja, valamint a diszperziós folyamat időtartama fontos szerepet játszik. A magasabb járókerék -sebesség általában intenzívebb nyíróerőket és jobb diszperziót eredményez, de van egy olyan határ, amelyen túl a túlzott sebesség a cellulóz szerkezetének fűtését és károsodását okozhatja.
A cellulóz koncentrációja a diszperzióban egy másik fontos tényező. A magasabb cellulózkoncentrációk több energiát igényelnek a diszpergáláshoz, és a rendszer viszkozitása növekszik, megnehezítve az egységes diszperzió elérését. Ezért gyakran szükség van a cellulózkoncentráció optimalizálására a diszpergáló képességei és a végtermék követelményei alapján.
A folyékony közeg megválasztása szintén befolyásolja a diszperziós folyamatot. Mint korábban említettük, a cellulóz hidrofil, tehát a poláris oldószereket, például a vizet gyakran használják a diszperzióhoz. A felületaktív anyagok vagy diszpergálószerek hozzáadása azonban javíthatja a cellulóz diszperzióját a nem poláris oldószerekben a felületi feszültség csökkentésével és a re -aggregáció megelőzésével.
Esettanulmányok
A diszpergálók hatékonyságának szemléltetése érdekében a cellulóz -diszperzióban nézzük meg néhány esettanulmányt. Egy kutatási projektben egy vállalat megpróbálta eloszlatni a CNC -t egy víz alapú polimer mátrixban, hogy javítsa a polimer mechanikai tulajdonságait. Kezdetben hagyományos keverővel használták, de a CNC részecskék aggregálódtak maradtak, ami a kompozit rossz mechanikai teljesítményét eredményezte.
Amikor átváltottak a miénkreSF Lab nagysebességű diszpergáló, képesek voltak elérni a CNC részecskék sokkal jobb diszperzióját. A járókerék nagysebességű forgása elegendő nyíróerőt generált a CNC aggregátumok megszakításához, és a részecskék egyenletes diszperziója a polimer mátrixban a kompozit mechanikai tulajdonságainak jelentős javulásához vezetett, például a megnövekedett szakítószilárdság és a modulus.
Egy másik esetben a gyártó MCC -t használt egy gyógyszerkészítményben. Az MCC -t egyenletesen el kellett szétszórniuk egy folyékony segédanyagban, hogy biztosítsák a következetes gyógyszerbejuttatást. A miénk használatávalFL ipari hidraulikus nagysebességű diszpergáló, képesek voltak elérni az MCC részecskék homogén diszperzióját, csökkentve a gyógyszerkészítmény változékonyságát és javítva a termék általános minőségét.
Diszpergált cellulóz alkalmazása
A diszpergált cellulóz széles körű alkalmazásokkal rendelkezik a különféle iparágakban. Az élelmiszeriparban a cellulózt sűrítőként, stabilizátorként és emulgeálószerként használják. Egy kút -diszpergált cellulóz javíthatja az élelmiszer -termékek, például szószok, kötszerek és tejtermékek textúráját és stabilitását.
A gyógyszeriparban a diszpergált cellulózt töltőanyagként használják, kötőanyagként és a tabletta készítményekben. Segít a por keverékének és a gyógyszer oldódási sebességének javításában.
Az Anyagtudomány területén a cellulóz -megerősített kompozitokat fejlesztik ki az autóiparban, az űrben és az építési alkalmazásokban. A cellulóz egyenletes diszperziója a polimer mátrixban elengedhetetlen a kompozitok, például az erősség, a merevség és az ütésállóság mechanikai tulajdonságainak javításához.
Következtetés
Összegezve, a diszperzer hatékonyan felhasználható a cellulóz diszpergálására. Diszpergálóink, nagy sebességű járókerékeikkel és intenzív nyíróerők generálására való képességükkel, képesek lebontani a cellulóz -aggregátumokat és egységes diszperziót elérni egy folyékony közegben. A legjobb eredmények elérése érdekében azonban olyan tényezőket kell figyelembe venni, mint például a cellulóz típusát, a diszpergáló működési paramétereit, a cellulóz koncentrációját és a folyékony táptalaj választását.
Ha érdekli a diszpergálók felhasználása a cellulóz -diszperzióhoz, vagy bármilyen kérdése van termékeinkkel kapcsolatban, felkérjük Önt, hogy vegye fel velünk a kapcsolatot további megbeszélésekre és potenciális beszerzésekre. Szakértői csapatunk készen áll arra, hogy testreszabott megoldásokat kínáljon az Ön egyedi igényei alapján.
Referenciák
- Klemm, D., Kramer, F., Moritz, S., Lindström, T., Ankerfors, M., Gray, D., és Dorris, A. (2005). Cellulóz: Izgalmas biopolimer és fenntartható nyersanyag. Angewandte Chemie International Edition, 44 (22), 3358 - 3393.
- Siro, I., és Plackett, D. (2010). Mikroszibrillezett cellulóz és új nanokompozit anyagok: áttekintés. Cellulóz, 17 (3), 459 - 494.
- Habibi, Y., Lucia, LA és Rojas, OJ (2010). Cellulóz nanokristályok: kémia, öngyűjtés és alkalmazások. Chemical Reviews, 110 (6), 3479 - 3500.