الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 38000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۲۷
کد مقاله
CHEM27
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
تراکم زدایی و پخش نانو پودرهای سیلیسی آبگریز و آبدوست در یک مخلوط کن فوق برشی
نام انگلیسی
De-agglomeration of hydrophobic and hydrophilic silica nano-powders in a high shear mixer
تعداد صفحه به فارسی
۲۳
تعداد صفحه به انگلیسی
۶
کلمات کلیدی به فارسی
نانو پودرهای سیلیکای آبگریز و آبدوست, تراکم زدایی – پخش, چگالی انرژی, pH, رئولوژی (علم جریان و تغییر شکل ماده – دگرگونی شناسی- سیال شناسی)
کلمات کلیدی به انگلیسی
Hydrophobic and hydrophilic silica, nano-powders
De-agglomeration, Energy density, pH, Rheology
مرجع به فارسی
کالج مهندسی شیمی, دانشگاه بیرمینگام, انگلستان, الزویر
مرجع به انگلیسی
School of Chemical Engineering, University of Birmingham, Edgbaston, Birmingham, United Kingdom; Elsevier
کشور
انگلستان
تراکم زدایی و پخش نانو پودرهای سیلیسی آبگریز و آبدوست در یک مخلوط کن فوق برشی
چکیده
در این مقاله، اثر چگالی انرژی، pH و غلظت ماده جامد بر روی سینتیک پخش نانو پودر سیلیسی آبگریز در یک مخلوط کن فوق برشی و تغییر شکل سوسپانسیون های حاصله، بررسی گردیده است و با سینتیک پخش و تغییر شکل سوسپانسیون نانو پودر سیلیسی آبدوست مقایسه شده است. در هر دو نانو پودر، توده های بزرگ در اثر شکست و فرسایش شکسته می شوند. در نانو پودر آبگریز، فرسایش برجسته‌تر است در حالیکه در نانو پودر آبدوست، فرسایش به دنبال شکست اولیه توده های بزرگ روی می دهد. با بکار بردن انرژی نسبتاً بالا، هر دو توده آبگریز و آبدوست به نانو توده ها شکسته می شوند اما حتی با اعمال بالاترین انرژی، این نانو توده ها نمی توانند به نانو ذرات مجزا بشکنند. تغییر شکل سوسپانسیون نانو توده های آبگریز تا حد زیادی به pH و غلظت ماده جامد بستگی دارد در حالیکه تغییر شکل سوسپانسیون نانو پودرهای آبدوست وابستگی نسبتاً ضعیفی به این عوامل دارد.
کلمات کلیدی: نانو پودرهای سیلیکای آبگریز و آبدوست، تراکم زدایی – پخش، چگالی انرژی، pH، رئولوژی (علم جریان و تغییر شکل ماده – دگرگونی شناسی- سیال شناسی)
تراکم زدایی و پخش نانو پودرهای سیلیسی آبگریز و آبدوست
۱- مقدمه
نانو ذرات سیلیسی که بوسیله هیدرولیز( آبکافت) شعله ای کلروسیلانها تولید می شوند، با اندازه بین ۷ و nm40 آبدوست هستند]۱و۲[ اما خواص سطحی آنها غالباً بوسیله واکنش گروههای هیدروکسیل با عوامل جفت کننده سیلان اصلاح می شوند و سطوح آبگریز ایجاد می شوند]۲و۳[. هر دو نوع نانو ذرات عموماً در صنایع پوششی برای اصلاح خواص فیزیکی پوششها و برای تسهیل کردن تولید، ذخیره سازی و کاربرد پوششها مورد استفاده قرار می گیرند]۱[. آنها قویاً بر روی تغییر شکل سوسپانسییون ها اثر می گذارند]۴[ و غالباً برای افزایش پخش رنگدانه ها و برای جلوگیری از جداسازی رنگدانه ها و سوسپانسیون های پرکننده بکار برده می شوند]۱[. نانو ذرات سیلیسی در تمام کاربردهای خود یا به صورت پودر خشک و یا به صورت سوسپانسیون به سوسپانسیون رنگدانه ها افزوده می شوند. کیفیت رنگها / پرکننده به اندازه ذره، توزیع اندازه، شکل و مورفولوژی( ریخت شناسی) ذره بستگی دارد]۵[. بنابراین، نانو پودرهای خشک سیلیسی باید در محلولهای آبی پخش شوند تا سوسپانسیون همگنی ایجاد نمایند و لازم است توده های بزرگی که اساساً در نانو پودرهای خشک وجود دارند، به نانو ذرات اولیه سیلیسی یا نانو توده های سیلیسی شکسته می شوند.
مکانیسم پخش نانو پودر سیلیسی خشک و آبدوست (AEROSIL ®۲۰۰V که بیشتر تحت عنوان V200 نامیده می شود) در آب، اخیراً بوسیله پاکک و همکارانش]۴[ مورد بررسی قرار گرفته است. آنها در طی پخش، هم گسیختگی و هم سایش( فرسایش) را مشاهده کردند و دریافتند که توده های کوچکتر از میکرون (که غالباً توده های اولیه یا سخت نامیده می شوند). حتی با اعمال بالاترین انرژی و بالاترین نیروهای دافعه بین ذره ای، نمی توانند به نانو ذرات منفرد شکسته شوند.
در این تحقیق، سینتیک پخش نانو پودر سیلیسی خشک و آبگریز(AEROSIL ®۸۱۶ که بیشتر تحت عنوان ۸۱۶R نامیده می شود) در آب و تغییر شکل سوسپانسیونهای حاصله بررسی گردیده و با سینتیک و تغییر شکل سوسپانسیونهای سیلیسی آبدوست V200 مقایسه شده است. بر اساس نظر تولید کننده نانو پودرهای سیلیسی(دگوسا)، تنها اختلاف بین ۸۱۶R و V200 در ویژگی سطحی نانو ذرات است اما اندازه، شکل و چگالی این نانو ذرات یکسان هستند. پخش هر دو پودر در مخلوط کن فوق برشی یکسان و با سرعت های پخش انرژی یکسان و چگالی انرژی یکسانی مورد بررسی قرار گرفته است، بنابراین اثر خواص سطحی بر روی سینتیک پخش و تغییر شکل سوسپانسیونهای حاصله تعیین شده و در ذیل مورد بحث قرار گرفته است.
تراکم زدایی و پخش نانو پودرهای سیلیسی آبگریز و آبدوست
۲- بخش تجربی
وسایل تجربی، شناخت روش و انجام روش تجربی بطور مفصل در جایی دیگر بحث شده است]۴[ و این موارد در ذیل فقط به طور خلاصه ارائه شده اند.
۲-۱٫ مواد وروشها
نانو پودر سیلیسی آبگریز(۸۱۶R) بوسیله فرآوری نانو پودر سیلیسی آبدوست (V200) با هگزادسی‌سیلان به صورت پودر خشک تهیه شده است. براساس نظر تولید کننده، این ماده خواص زیر را دارد]۱[: چگالی ذرات kg/m3 2200، مقدار بیش از ۸/۹۹%، مساحت سطح ویژه m2/g ۱۹۰، اندازه متوسط nm12 و pH طبیعی ۵/۵- ۰/۴٫
پتانسیل زتای نانو ذرات و نانو توده ها بوسیله زتا مستر (zetamaster) اندازه‌گیری شده است و توزیع اندازه ها با استفاده از دستگاه آنالیزگر اندازه ذره مستر سایزر ۲۰۰۰(mastersizer 2000)( دستگاههای مالورن) تعیین گردیده است. مورفولوژی توده‌ها توسط میکروسکوپ پویش الکترونی محیطی( ESEM، فیلیپسXL30) آنالیز شده و تغییر شکل سوسپانسیونها با استفاده از تغییر شکل سنج تنشی کنترل شده(TA1000، دستگاههای TA، UK(انگلستان)) اندازه‌گیری شده است.
نانو پودرهای خشک در یک مخلوط کن ثابت/ چرخنده ناپیوسته (L4R از سیلورسون) با قطر چرخنده nm02/0، ارتفاع چرخنده m015/0 و فاصله بین قسمت چرخنده و قسمت ثابت در حال تجزیه استاندارد m0005/0 پخش گردید.
۲-۲٫ روش
نانو پودر سیلیسی از پیش در یک ظرف همزن‌دار شیشه ای پخش گردید و pH آن به مقدار لازم اصلاح شد. مخلوط به یک مخلوط کن فوق برشی که هوای آن به طور کامل خارج شده بود انتقال یافت. سرعت چرخنده به مقدار مورد نیاز تنظیم شد(۳۰۰۰، ۵۰۰۰ یا rpm8000) و در هر یک از سرعتها، پخش به مدت ۴ ساعت کاهش یافت. نمونه های کوچکی از مخلوط در زمانهای معین برداشته و توزیع اندازه توده های آن اندازه‌گیری شد.
۳- نتایج و بحث
۳-۱٫ پتانسیل زتا
پتانسیل زتای نانو ذرات آبگریز ۸۱۶R سوسپانسیون شده در آب در محدوده وسیعی از pH اندازه‌گیری شده و با پتانسیل زتای نانو ذرات آبدوست V200 در شکل ۱ مقایسه گردیده است. نتایج نشان میدهند که نانو ذرات ۸۱۶R و V200 سطوح باردار منفی و نقطه ایزو ـ الکتریک یکسانی در pH بین ۲ و ۳ دارند. مقدار مطلق پتانسیل زتای ۸۱۶R به طور متوسط MV100 کمتر از V200 بود که این مطلب با اطلاعات گزارش شده توسط تولید کننده (دگوسا) سازگار است. کاهش پتانسیل زتا می تواند بوسیله غلظت پایین‌تر گروههای SiOH در سطح نانو ذرات ۸۱۶R توضیح داده شود.
۳-۲٫ اثر اعمال انرژی برروی سینتیک پخش
توزیع ناپایدار اندازه ذرات در طی فرایند پخش نانو پودر سیلیسی آبگریز(۸۱۶R) با متوسط سرعت پخش انرژی kWm-33/89 در شکل ۲ و تصاویر پودر خشک ( قبل از پخش) و نانو توده ها ۴ ساعت پس از انجام فرایند در شکل ۳ نشان داده شده است.
۳-۳٫ اثر غلظت ماده جامد برروی سینتیک پخش و تغییر شکل سوسپانسیونها
کسرهای حجمی توده ای ناپایدار نانو توده های آبگریز و آبدوست با بارهای جامد متفاوت در شکل ۵ با هم مقایسه شده اند.
کسرهای حجمی توده ای نانو توده های آبگریز(۸۱۶R، شکل a5) یک درصد وزنی و ۵ درصد وزنی عملاً با هم همپوشانی می کنند و در MJ/m3 500 تقریباً۹۰ درصد حجمی از نانو پودرها به صورت نانو توده‌ها پخش می شوند.
۳-۴٫ اثر pH برروی سینتیک پخش و تغییر شکل سوسپانسیونها
این مطلب گزارش شده است کهpH هم بر سینتیک پخش نانو پودرها و هم بر تغییر شکل سوسپانسیونهای حاصله قویا اثر می گذارد و این اثر گذاری از طریق تأثیر بارهای الکتروستاتیک برروی سطوح توده ای انجام می شود و به ترتیب بر موازنه بین نیروهای بین ذره ای جاذبه (واندروالس) و دافعه( الکتروستاتیک) اثر می گذارد. نیروهای واندروالس عملاً به pH وابسته نیستند درحالیکه نیروهای دافعه الکتروستاتیک قویاً به پتانسیل زتا مانند pH وابسته اند.
تراکم زدایی و پخش نانو پودرهای سیلیسی آبگریز و آبدوست
۴- نتایج
پخش هر دو نانو پودر سیلیسی آبگریز (۸۱۶R) و آبدوست(V200)، الگوی عمومی مشابهی را دنبال می کنند. شکست و فرسایش که منجر به توزیعهای اندازه ناپایدار دو وجهی توده ها می شود در هر دو پودر مشاهده شده است. آنالیز کیفی و مقایسه سینتیک پخش برحسب قطرهای متوسط توده های بزرگ و کسرهای حجمی توده ای نانو توده ها نشان می دهند که در ابتدا در نانو پودر آبگریز، فرسایش و در نانو پودر آبدوست، شکست غالب است. در هر نانو پودر، نانو توده ها حتی در بالاترین چگالی انرژی و بالاترین نیروهای دافعه بین ذره ای نمی توانند به صورت نانو ذرات منفرد بشکنند. نتایج تجربی به وضوح نشان می دهند که فرسایش نانو توده های آبگریز نسبت به فرسایش توده های آبدوست در سرعت های پخش انرژی و چگالی انرژی بسیار پایین‌تری روی می دهد. از طرف دیگر، برای پخش جرم واحد نانو پودر آبدوست، به انرژی کمتری نیاز می باشد. نتایج بسیار مشابهی بوسیله تولید کننده گزارش شده است]۱[. نتایج آنها نسبتاً غیر منتظره است زیرا در نانو پودر آبدوست، نیروی واندروالس تنها نیروی جاذبه بین ذره ای است در حالیکه در نانو پودر آبگریز، نیروی جاذبه دوربرد آبگریز قوی نیز وجود دارد]۱۵-۱۳[. حضور نیروی جاذبه اضافی می بایست سبب شود که پخش نانو پودر سیلیسی آبگریز نسبت به پخش نانو پودر سیلیسی آبدوست، نیاز به انرژی بیشتری داشته باشد اما قطعاً قضیه اینطور نیست. توضیح این عدم توافق بین تئوری و تجربه خیلی دشوار است و یک توضیح امکانپذیر اینست که برهمکنش بین نانو ذرات سیلیسی نمی تواند با استفاده از مدلهای مربوط به DVLO استاندارد به صورت بحث شده بوسیله محققین در تحقیق قبلی]۴[، توصیف شود. این مطلب نیز در مراجع]۱۶[ و ]۱۷[ ارائه شده است که لخته شدگی نانو ذرات سیلیسی قویاً بهpH و کاتیون های قلیایی وابسته است و اثر همزمان آنها بر روی سینتیک انباشتگی/ پخش کاملاً خارج از مدل DVLO استاندارد می باشد.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
