티타늄 프로브 큰 전력 초음파 탄소 검은 분산 기계 초음파 동화 기계

대형 고출력 초음파 카본 블랙 분산기

초음파 카본 블랙 분산의 핵심은 액체 매질에서 초음파에 의해 생성되는 음향 캐비테이션 효과를 고주파 진동의 전단 작용과 결합하여 카본 블랙 응집체의 분해 및 균일한 분산을 달성하고 동시에 분산 시스템의 안정성을 향상시키는 것입니다. 그 핵심 메커니즘은 세 단계로 나눌 수 있습니다. 첫째, 캐비테이션 효과의 생성: 초음파(일반적으로 20kHz-100kHz)가 카본 블랙 분산 시스템을 통과할 때 액체 매질은 교대 압축 및 희박 영역을 생성합니다. 희박 단계에서 액체 내에 미세한 진공 캐비테이션 기포가 형성됩니다. 압축 단계에서 이러한 캐비테이션 기포는 극히 짧은 시간(마이크로초) 내에 격렬하게 붕괴되어 국부적으로 높은 온도(최대 5000K 이상), 높은 압력(1000기압 초과), 100m/s 이상의 속도를 가진 마이크로 제트를 즉시 방출합니다. 미세한 "폭발"과 같은 이 극단적인 물리적 작용은 카본 블랙 응집체의 약점을 정확하게 타격하여 원래 입자에 가까운 미세 입자로 분해하여 응집 구조를 근본적으로 파괴합니다.

둘째, 전단 및 혼합 효과가 있습니다. 초음파의 고주파 기계적 진동은 분산 매질에 강한 난류와 미세 유체를 유도하여 불완전하게 분해된 카본 블랙 응집체를 더욱 미세하게 만드는 지속적인 전단력을 생성합니다. 동시에 매질 내 카본 블랙 입자의 균일한 분포를 촉진하여 과도하게 높은 국부 농도로 인한 이차 응집을 방지합니다.

마지막으로 안정화 효과가 있습니다. 초음파 진동은 분산제 분자가 카본 블랙 입자 표면에 흡착되는 것을 가속화하여 안정적인 흡착층을 형성하는 데 도움이 됩니다. 입체 장애 또는 정전기적 반발을 통해 이 층은 분산된 카본 블랙 입자의 재응집을 방해하여 분산 시스템의 안정화 기간을 연장합니다. 또한 초음파 처리는 카본 블랙 표면의 극성 그룹을 증가시켜 극성 매질에서의 분산 호환성을 향상시킵니다. 예를 들어, 실험 데이터에 따르면 초음파 처리 후 카본 블랙 표면의 산소 대 탄소 비율이 4.2%에서 7.5%로 증가하여 수성 시스템에서의 분산 안정성이 크게 향상됩니다.

초음파 분산기는 고주파 초음파를 사용하여 응집된 입자를 분해하고, 섞이지 않는 액체를 혼합하며, 안정적이고 균일한 현탁액 또는 에멀젼을 생성하는 장치입니다.

간단한 설명:

초음파 캐비테이션을 사용합니다. 액체 내에서 작은 기포가 형성되고 격렬하게 붕괴되어 강력한 충격파와 마이크로 제트를 생성합니다.

뭉친 입자(그래핀, 탄소 나노튜브, 안료, 나노 물질)를 분해합니다.
기름과 물을 섞어 안정적인 에멀젼을 만듭니다.
침전 없이 액체에 분말을 균일하게 분산시킵니다.

주요 용도:

그래핀, CNT, 나노 입자 분산
잉크, 코팅, 배터리 슬러리 제조
화장품, 식품 에멀젼 제조

핵심 구조:

초음파 발생기
트랜스듀서 (전기를 진동으로 변환)
프로브 / 혼 (액체로 진동 전달)

매개변수

설명

장비 매개변수 제어

1. 초음파 주파수: 주파수는 캐비테이션 강도와 분산 정밀도에 직접적인 영향을 미칩니다. 카본 블랙과 같이 응집되기 쉬운 분말의 경우 저주파(20kHz-40kHz) 초음파는 침투력이 강하고 큰 응집체를 효과적으로 분해하여 조립자 크기가 크고 점도가 높은 카본 블랙 분산 시스템에 적합합니다. 고주파(60kHz-100kHz)는 분산 정밀도가 더 높으며 연료 전지 촉매의 Pt/C 카본 블랙 분산과 같이 나노 스케일 정제가 필요한 카본 블랙 분산에 적합합니다. 약 25kHz의 저주파 초음파는 캐비테이션 강도와 분산제 흡착 효율의 균형을 맞추고 고주파에서 너무 작은 캐비테이션 기포로 인한 불충분한 분산제 흡착을 피하는 가장 널리 사용됩니다.

2. 초음파 출력 및 출력 밀도: 출력은 분산 성능에 영향을 미치는 핵심 매개변수이며 카본 블랙 입자 크기와 재료 점도에 따라 유연하게 조정해야 합니다. 저출력(정격 출력의 50%-70%)은 입자 크기가 작고(10-50nm) 점도가 낮은 카본 블랙 시스템에 적합하며 과도한 출력으로 인한 입자 분해 및 열화를 방지합니다. 고출력(정격 출력의 70%-90%)은 입자 크기가 크고(50-200nm) 심각한 응집이 있는 카본 블랙 재료에 적합하며 응집체를 효과적으로 분해합니다. 총 출력보다 출력 밀도가 더 중요하다는 점에 유의해야 합니다. 수성 카본 블랙 시스템의 경우 0.8-1.2 W/cm²의 출력 밀도를 권장하며, 용제 기반/UV 잉크 카본 블랙 시스템의 경우 1.0-1.5 W/cm²를 권장합니다. 과도한 출력 밀도(>2.0 W/cm²)는 카본 블랙 구조를 손상시켜 푸른색을 띠게 할 수 있습니다.

3. 초음파 시간: 초음파 시간은 출력 및 재료 특성과 일치해야 하며, 길다고 해서 반드시 좋은 것은 아닙니다. 일반적인 카본 블랙 분산(예: 잉크 초기 분산)의 경우 5-10분의 초음파 처리가 응집체를 분해하기에 충분합니다. 분산하기 어려운 고점도 카본 블랙 시스템(예: 카본 블랙/천연 고무 복합체)의 경우 처리 시간을 30-60분으로 연장할 수 있으며, 과열을 방지하기 위해 간헐적인 냉각(각각 5분)이 필요합니다. 실험에 따르면 상온에서 약 1시간의 초음파 처리가 대부분의 카본 블랙 시스템에 대한 최적의 시간 창입니다. 과도한 초음파 처리는 카본 블랙 입자의 이차 응집, 캐리어 구조 손상, 심지어 분산제 실패로 이어질 수 있습니다.

4. 초음파 모드: 펄스 모드(예: 2초 켜짐, 1초 꺼짐)는 연속 모드보다 우수합니다. 간헐적인 기간은 열을 효과적으로 발산하여 국부 과열로 인한 카본 블랙 특성 변화를 방지하고 초음파 프로브의 마모를 줄입니다.

최근 몇 년 동안 나노 물질 B는 다양한 산업에서 재료 성능을 최적화하는 데 널리 사용되었습니다. 예를 들어, 배터리에 그래핀 페인트를 첨가하면 배터리 수명을 크게 연장할 수 있으며, 유리 제조에 산화규소를 첨가하면 유리의 투명성과 견고성을 높일 수 있습니다.

나노 기술의 핵심 내용은 나노 입자 응집 문제를 해결하는 방법입니다. 나노 입자 자체는 응집되기 쉽기 때문에 단일 분산된 나노 입자를 얻기가 매우 어렵습니다. 나노 입자를 매트릭스에 균일하게 분산시키는 방법은 나노 기술의 핵심 기술입니다.

우수한 나노 입자를 얻으려면 효과적인 방법이 필요합니다. 초음파 캐비테이션은 용액 내에 수많은 고압 및 저압 영역을 즉시 형성합니다. 이러한 고압 및 저압 영역은 서로 지속적으로 충돌하여 강력한 전단력을 생성하고, 재료의 중합을 해제하고 크기를 줄입니다. 나노 물질 분산에 사용되는 초음파는 일반적으로 비교적 큰 음압과 초음파 진폭이 필요합니다. 따라서 혼형, 즉 프로브형이 현재 더 일반적으로 사용됩니다.

권장 사항

1. 나노 물질에 처음 접하고 초음파 분산 효과를 이해하고 싶다면 1000W/1500W 실험실 재료를 사용할 수 있습니다.

2. 하루에 5톤 미만의 액체를 처리하는 중소기업의 경우 반응 탱크에 초음파 프로브를 추가하는 것을 선택할 수 있습니다. 3000W 프로브를 사용할 수 있습니다.

3. 매일 수십 톤 또는 수백 톤의 액체를 처리해야 하는 대기업의 경우 외부 초음파 순환 시스템이 필요합니다. 여러 세트의 초음파 장비가 동시에 순환을 처리하여 원하는 효과를 얻을 수 있습니다.

특징

1. 독특한 집광 툴 헤드 디자인, 더 높은 에너지 집중, 더 큰 진폭 및 더 나은 균질화 효과.

2 초음파 처리 공정을 제어할 수 있으므로 분산의 최종 상태도 제어할 수 있어 용액 성분에 대한 손상을 크게 줄입니다.

3 나노미터 수준으로 재료를 분산시킬 수 있으며 고점도 용액을 처리할 수 있습니다. 장비에 PLC 제어를 장착할 수 있어 작동이 더 쉬워지고 효과가 더 정밀해집니다.