Pourquoi la technologie ultrasonique est-elle supérieure pour produire des émulsions de silicone stables ?

I. Principe de fonctionnement de base de l’émulsification ultrasonique de l’huile de silicone

La principale force motrice de l’émulsification ultrasonique est l’effet de cavitation liquide. L'appareil utilise une sonde ultrasonique en alliage de titane vibrant à haute fréquence de 20 à 40 kHz pour transmettre l'énergie acoustique au mélange d'huile de silicone et d'eau-.

Formation de microbulles : la pression acoustique alternée provoque la formation d'un grand nombre de microbulles de cavitation de la taille d'un micron-à l'intérieur du liquide ;

Effondrement des bulles : après une expansion rapide, les microbulles s'effondrent violemment et instantanément, générant des températures localisées élevées de plusieurs milliers de K et des pressions élevées de plusieurs centaines de MPa, accompagnées d'ondes de choc et de microjets à grande vitesse ;

Fragmentation des gouttelettes ultrafines : les ondes de choc et les fortes forces de cisaillement déchirent les grosses gouttelettes d'huile de silicone, décomposant la phase huileuse continue en micro-phases uniformément dispersées ;

Stabilité de l'interface : la perturbation ultrasonique favorise la distribution rapide des émulsifiants à la surface des gouttelettes d'huile de silicone, formant un film protecteur dense et inhibant l'agrégation des gouttelettes.

La taille moyenne des particules des émulsions d'huile de silicone émulsionnées par ultrasons peut atteindre 0,1 à 1 μm, avec un indice de distribution granulométrique (PDI) < 0,3, ce qui est bien supérieur à la taille des gouttelettes de 5 à 20 μm produites par une agitation à grande vitesse. Il est moins sujet à la stratification, au flottement du pétrole et à la sédimentation pendant la centrifugation et le stockage à long terme-. L'ensemble du processus ne nécessite pas de chauffage prolongé, évitant ainsi les problèmes de jaunissement à haute température et de dégradation des performances associés aux huiles de silicone aminées et aux huiles de silicone polyéther modifiées.

II. Principaux avantages de l'émulsification par ultrasons dans la préparation d'émulsions d'huile de silicone

1. Améliorez la stabilité de l’émulsion et réduisez le taux de rebut.

Le cisaillement mécanique traditionnel repose uniquement sur la friction de la lame pour briser l'huile de silicone, ce qui entraîne des tailles de gouttelettes qui varient considérablement, les grosses particules flottant et se séparant facilement. La cavitation ultrasonique, quant à elle, assure une action uniforme sur toute la surface, produisant des gouttelettes d’huile de silicone de taille et de hauteur constantes. La centrifugation à 3 000 tr/min pendant 30 minutes ne produit aucune désémulsification, et un stockage scellé à température ambiante pendant plus de 6 mois ne montre aucune huile flottante, ce qui la rend adaptée au transport sur de longues-distances et au stockage prolongé.

2. La quantité d'émulsifiant utilisée est considérablement réduite, améliorant ainsi les propriétés respectueuses de la peau/hydrophiles du produit.

Dans les industries textiles et chimiques quotidiennes, les émulsifiants excessifs dans les émulsions d’huile de silicone entraînent souvent un caractère hydrofuge des tissus, une sensation glissante dans les produits de lavage et de conditionnement et une irritation accrue. La puissante action interfaciale des ultrasons peut réduire la tension interfaciale entre l’huile et l’eau, réduisant ainsi la quantité d’émulsifiant ajoutée de 20 à 40 % par rapport aux processus traditionnels. Cela permet non seulement de contrôler les coûts de production, mais produit également des émulsions d'huile de silicone aminée peu irritantes et hautement hydrophiles et des émulsions d'huile de silicone revitalisantes capillaires.

3. L'émulsification à basse-température protège la fonctionnalité de l'huile de silicone modifiée.

Les organosilicones modifiés tels que l'huile de silicone aminée, l'huile de silicone modifiée par polyéther- et l'huile de silicone aryl sont sujets à l'oxydation et au jaunissement à haute température et perdent leurs propriétés douces et hydrophiles. L'émulsification par ultrasons permet une augmentation contrôlée de la température tout au long du processus, éliminant ainsi le besoin de chauffage prolongé et préservant pleinement la douceur d'origine, les propriétés antistatiques et les caractéristiques d'étalement de l'huile de silicone. Il convient à la production de produits d'entretien du linge haut de gamme et d'assouplissants textiles hydrophiles.

4. Convient à l'émulsification d'huiles de silicone à haute viscosité et à haute teneur en solides

Pour l'huile de silicone diméthylique à haute viscosité et l'huile de silicone aminée avec une viscosité de 1 000 à 100 000 cs, une agitation à grande vitesse-peut facilement conduire à une agglomération et à des grumeaux d'huile non émulsionnés localisés. Les microjets ultrasoniques peuvent pénétrer dans la phase huileuse à haute viscosité-et préparer de manière stable des émulsions d'huile de silicone à haute-concentration avec une teneur en matières solides de 20 à 50 %, réduisant ainsi les coûts de transport et de dilution et répondant aux exigences élevées en matières solides du démoussage des revêtements et du démoulage industriel.

5. Énergétique-efficace, haute-performance et facile à entretenir

L'émulsification par ultrasons consomme 25 à 40 % d'énergie en moins que l'homogénéisation à haute-pression pour la même capacité de production ; il ne contient pas de pièces faciles à porter telles que des vannes à haute-pression et des disques de meulage, la sonde en alliage de titane est résistante à la corrosion, le fonctionnement continu à long terme-a de faibles coûts de maintenance et elle peut être commutée de manière flexible entre des modèles de laboratoire intermittents et des modèles industriels en ligne continus.

6. Processus flexible, adaptable aux systèmes spéciaux de microcapsules et d’huile de nano silicone

Il peut préparer des nano-microémulsions d'huile de silicone et des-microcapsules d'huile de silicone à libération lente en une seule étape, avec des gouttelettes aussi petites que des centaines de nanomètres. Il peut être utilisé dans des essences de soins de la peau haut de gamme, des revêtements imperméables longue durée et des aides à l'épandage de pesticides. Il s’agit d’un processus de formulation fine difficile à réaliser avec les équipements d’émulsification traditionnels.

III. Déroulement typique du processus d’émulsification d’huile de silicone par ultrasons

Prémélange : l'huile de silicone, l'émulsifiant composé et l'eau désionisée sont ajoutés à un réservoir de mélange selon le rapport de formule et prémélangés à basse vitesse pour former un mélange grossier d'huile -eau ;

Homogénéisation par ultrasons : le mélange est introduit dans un homogénéisateur à ultrasons et circule en continu à 20 kHz pendant 3 à 10 minutes, avec une surveillance en temps réel-de la taille des particules jusqu'à ce qu'il réponde à la norme.

Ajustement du pH et conservation de la chaleur : Ajustez le pH à neutre (6,0–8,0) avec une petite quantité d'acide citrique/triéthanolamine et laissez-le reposer à basse température pour démousser ;

Filtration et emballage : utilisez un filtre de 100 à 200 mailles pour éliminer les traces de grumeaux d'huile non émulsionnés, puis remplissez le récipient après avoir testé la taille des particules, la stabilité centrifuge et la teneur en solides.

Les tests pilotes en laboratoire ont utilisé un homogénéisateur ultrasonique intermittent de paillasse (capacité de traitement de 0,5 à 50 L), tandis que la production à l'échelle pilote et en série a utilisé une unité d'émulsification ultrasonique continue en pipeline, qui peut être connectée à une ligne de production automatisée pour un échantillonnage en ligne-en temps réel et une surveillance de la taille des particules de l'émulsion.