Homogénéisateur émulsionnant sous vide: comment obtenir une Dispersion à l’échelle nanométrique pour les matériaux à haute viscosité?

Danslesindustries cosmétique, pharmaceutique et alimentaire, la dispersion à l’échelle nanométrique de matériaux à haute viscosité est un défi crucial pour améliorer la stabilité, l’efficacité et la qualité sensorielle des produits. Les méthodes traditionnelles de dispersion luttent souvent contre l’inefficacité, la consommation d’énergie élevée et le contrôle imprécis de la taille des particules. Le conseil des ministresHomogénéisateur émulsionnant sous vide, avec sa synergie unique de mécanismes mécaniques et physiques, est apparu comme une solution idéale pour la dispersion à l’échelle nanométrique de matériaux à haute viscosité. Cet article explore les principales voies technologiques en utilisant les idées du fabricant de mélangeurs Jiangsu GangBen, un leader dans ce domaine.

1. Principes de fonctionnement de base des homogénéisateurs émulsionnants sous vide

L’homogénéisateur émulsionnant sous vide réalise la dispersion à travers le système stator-rotor à cisaillement élevé combiné avec le contrôle de l’environnement sous vide. Pendant le fonctionnement, le rotor tourne à des vitesses allant de milliers à des dizaines de milliers de tr/min, générant des forces de cisaillement très élevées dans l’intersection étroite (habituellement 0,1mm) entre le stator et le rotor. Cette force de cisaillement décompose instantanément les phases huile-eau, les particules solides ou les nanomatériaux en micron, voire en nanomètre. Par exemple, dans la production d’émulsions cosmétiques, cette technologie peut réduire le diamètre des gouttelettes d’huile de plus de 100 μm à 200 nm-2 μm, formant des émulsions stables.

Simultanément, le système de vide remplit trois fonctions essentielles:

Élimination des bulles: empêchant l’oxydation et l’instabilité causées par l’incorporation d’air pendant l’agitation traditionnelle.

Facilitation de transfert de matériel: utilisant la pression négative pour transférer précisément les matières premières des réservoirs de phase d’eau et d’huile dans le récipient d’émulsification, réduisant au minimum les résidus.

Environnement de dispersion optimisé: dans des conditions anaérobies, les nanomatériaux (p. ex., le graphène, le dioxyde de titane) présentent une activité de surface plus élevée, ce qui permet une dispersion plus uniforme.

2. Percées technologiques pour la Dispersion à l’échelle nanométrique dans les matériaux à haute viscosité

Le principal défi avec les matériaux à haute viscosité (par exemple, dentifrice, crèmes, nanosuspensions concentrées) réside dans l’incapacité des forces de cisaillement traditionnelles à pénétrer efficacement le milieu visqueux, conduisant à la re-agglomération des nanoparticules en raison des forces de van der Waals. Jiangsu GangBen fabricant de mélangeur aborde ce à travers les innovations suivantes:

2.1 conception modulaire du Stator-Rotor pour le traitement à plusieurs étages

Les homogénéisateurs à émulsion sous vide de GangBen sont équipés de modules stator-rotor interchangeables adaptés à différentes gammes de viscosité. Par exemple:

Matériaux à faible viscosité: les structures multi-dents à large espace améliorent la turbulence.

Matériaux à haute viscosité: des conceptions étroites et des dents tranchantes assurent la pénétration de la force de cisaillement, agissant directement sur les nanoparticules.

Lors d’essais en laboratoire, leur émulsifiant sous vide de 50L a atteint une taille moyenne de particules de 380 nm (D90 < 800 nm) pour l’huile de nano-silicone de 5000 mPa· S, une référence dans l’industrie.

2.2 procédé synergique de chauffage par cisaillement sous vide

Pour surmonter l’agglomération des nanoparticules entraînée par l’énergie de surface, GangBen utilise un contrôle de processus en trois étapes:

Phase de pré-dispersion: sous vide, l’agitation à basse vitesse (50-100 RPM) mélange doucement les nano-poudres avec les huiles de base, empêchant la dispersion de la poussière de cisaillement direct à grande vitesse.

Étage à cisaillement élevé: l’homogénéisateur fonctionne à 10 000-30 000 RPM tout en chauffant le matériau à 40-60 °C par chauffage électrique ou à la vapeur, réduisant la viscosité et améliorant la fluidité.

Phase de dégazage sous vide: le pompage sous vide continu pendant 10 à 15 minutes enlève les bulles résiduelles et les composants volatils.

Cette approche a amélioré la stabilité du FPS de 23% et l’uniformité de la texture dans une ligne de production de nano-écrans solaires pour une grande marque de cosmétiques.

2.3 Dispersion assistée par modification de Surface pour les nanomatériaux agglomératifs

Pour les matériaux fortement agglomératifs comme le graphène ou les nanotubes de carbone, GangBen recommande une modification pré-surface + une synergie d’émulsification sous vide:

Pré-modification: les nanomatériaux sont traités avec des liquides ioniques ou des organosilanes pour introduire des groupes hydrophiles/lipophiles, réduisant ainsi l’énergie de surface.

Dispersion synergique: des nanomatériaux modifiés sont ajoutés à l’émulsifiant sous vide, où des forces de cisaillement élevées décomposent les agglomérats résiduels tandis que le vide empêche la volatilisation du modificateur.

Les essais ont montré que la concentration de dispersion du graphène dans l’huile de silicone est passée de 0,5 mg/mL à 2,8 mg/mL sans sédimentation pendant six mois.

3. Impact de l’industrie du fabricant de mélangeur de Jiangsu GangBen

En tant que pionnier dans les homogénéisateurs émulsifiants sous vide, Jiangsu GangBen a servi plus de 3 000 clients mondiaux avec des solutions personnalisées.     Les projets notables comprennent:

Géant International de la cosmétique: une ligne de production de 1000L GangBen A atteint la dispersion des agents de protection solaire à l’échelle nanométrique, augmentant la transmittance de la lumière (380 nm) de 85% à 97% et améliorant considérablement la protection UV.

Entreprise pharmaceutique domestique: un homogénéisateur de GangBen à l’échelle du laboratoire de 50L A permis le développement de crème de nano-médicament, augmentant les taux de libération de médicament de 40% et améliorant