Las partículas de sílice son muy propensas a aglomerarse debido a las fuerzas de van der Waals y las interacciones electrostáticas, lo que reduce su rendimiento. ¿Cómo se pueden lograr técnicas para una desaglomeración eficiente y una dispersión uniforme? Los equipos de dispersión de sílice ultrafina, como los molinos de chorro, se han convertido en una solución clave para la aplicación industrial de nanomateriales.
Principio técnico
La clave de los equipos de dispersión de sílice ultrafina reside en el uso de fuerza mecánica, fuerza de corte o energía del flujo de aire para romper las fuerzas de interacción entre las partículas. Por ejemplo, los molinos de chorro de aire aceleran las partículas a velocidades supersónicas mediante un flujo de aire de alta velocidad, lo que provoca su fractura al colisionar. Por otro lado, los dispersores de molienda aplican una velocidad lineal de hasta 44 m/s a través del espacio micrométrico entre el rotor y el estator, fragmentando los aglomerados en monómeros de tamaño nanométrico. Esto mejora significativamente la uniformidad de la dispersión.
Clasificación de equipos
Equipos industriales: Los pulverizadores ultrafinos emplean tecnología de corte por flujo de aire, con una capacidad de procesamiento de hasta 60.000 kg/h. La clasificación del polvo se realiza mediante colectores ciclónicos, con una tasa de recuperación de material fino superior a 95%.
Equipos en línea: Para satisfacer las demandas de producción continua, los sistemas de mezcla de polvo y líquido en línea eliminan los residuos en las paredes de los contenedores, garantizando así una suspensión estable de sílice en los disolventes. Esto es ideal para industrias sensibles al polvo, como la cosmética y los pesticidas.
Aplicaciones industriales: desde cuellos de botella en el rendimiento hasta avances tecnológicos
En la industria del caucho, el efecto reforzante de la nanosílice depende de su grado de dispersión. Los mezcladores tradicionales tienen dificultades para romper los aglomerados, lo que limita la mejora de la resistencia del caucho. Sin embargo, con los dispersores de molienda, la sílice forma una estructura de red tridimensional dentro de la matriz de caucho, aumentando la resistencia a la tracción en más de 30%.
En recubrimientos, la adición de nanosílice mejora significativamente la dureza y la resistencia a la intemperie. Sin embargo, una dispersión desigual puede causar defectos superficiales. Una empresa de recubrimientos adoptó molinos de chorro de aire para controlar el tamaño de las partículas de sílice por debajo de 50 nm, lo que duplicó la resistencia al desgaste y mejoró el brillo (40%).
Desafíos técnicos y tendencias futuras
Aunque los equipos existentes logran una dispersión a nivel nanométrico, el consumo de energía y el desgaste del equipo siguen siendo obstáculos. Por ejemplo, los molinos de chorro de aire consumen cinco veces más energía que los mezcladores tradicionales, y los medios de molienda cerámicos son propensos al desgaste. Los desarrollos futuros se centrarán en tecnologías de dispersión compuesta (p. ej., molienda mecánica con asistencia ultrasónica) y sistemas de control inteligente (monitoreo en tiempo real de la distribución del tamaño de partícula).
Desde el laboratorio hasta las líneas de producción, los equipos de dispersión de sílice ultrafina están llevando a los nanomateriales desde la “prueba de concepto” a la “aplicación a gran escala”.
Acerca de Epic Powder
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