利用TurbiscanTMIX泡沫分析仪快速筛选颜料的原料分散性

介绍

选择正确的原材料是获得高质量配方的前提，但是筛选原材料的过程是冗长而费时的。Turbiscan^® TMIX泡沫分析仪可以在样品不稀释状态下，在线测量颗粒的尺寸大小，从而评价不同原材料的分散稳定性。

本文展示了Turbiscan TMIX泡沫分析仪测量不同粉体在分散过程中的粒径何时达到目标粒径，帮助用户选择Z合适的TiO₂。

工作原理

基于静态多光散射(SMLS)的Turbiscan技术的工作原理是利用近红外光源照射样品，然后获取样品从底部到顶部整个高度的背散射(BS)和透射(T)信号。

信号强度与粒子的浓度(φ)和大小(d)有关，连续相折射率(nf)和分散相折射率(np)为固定参数。BS和T的测量可以采用扫描方式进行，以提供均匀性和稳定性测量，也可以采用非常高的频率（10次测量/1s）进行固定高度的在线测量，测量过程没有任何稀释和。

Turbiscan TMIX与分散工具相结合，从而提高其应用范围：

1.     用于快速筛选配方在搅拌状态下的分散性能，搅拌棒直接位于测量单元内。本文中的应用。

2.     T-LOOP模块，外接管路可以与用户的分散设备连接，用于在线测量和研优化生产过程。

实验和方法

不同的TiO₂粉体

在20mL的Turbiscan专用样品池加入去离子水，加入TiO₂，浓度为0.5% wt，T-MIX模块安装在样品池上(专用的瓶盖和搅拌叶片直接放置在样品池内进行搅拌)。搅拌速率固定在2000 rpm, 同时立即开始BS和T的测量，并以高频率(10次测量/秒)持续记录30分钟。

该装置在可控的固定搅拌条件下实时测定粒径，以研究粉体的的分散效果如何，由于直接在样品上进行测量，避免了其他粒度测量方法存在的繁琐和冗长的采样过程缺陷，具有很大的优势。

结果和讨论

下图1为不同TiO₂粉体在分散过程的平均粒径随搅拌时间的变化。

可见Pylote样品的初始粒度ZD，并随着搅拌时间逐渐降低；其他几个样品的初始粒度比较接近，故将几个样品前3min的粒径vs时间曲线放大，如图2所示。

从图2中，我们可以观察到Sigma Aldrich和Kronos 2190样品在不到1min的时间内粒度快速降低，说明其分散速度较快。将这些TiO₂分散时间达到30分钟时的ZZ粒径进行排名，结果如图3所示。

这些厂家公布的理论粒径均为250-300nm，但是在水中分散后的实际粒径差异较大，这是由于不同的颗粒表面处理技术带来的分散性差别导致的。Kronos 2190 (900nm)和Sigma-Aldrich (920nm)可以达到Z小的粒径，而其他TiO₂粉体的粒径均大于 1 μm。

在本文中，混合时间对ZZ颗粒大小的影响非常有限，这是因为低搅拌速度提供的能量不足以打破团聚体，分散体系的粒径在几分钟后就不再继续变小。

结论

使用Turbiscan TMIX泡沫分析仪进行颗粒表征的优点：

•节省时间: 简单的称重，搅拌，原位测量样品，不需要任何准备

•测量原始样品，不稀释: 其他粒度技术需要精细的样品准备、稀释或额外的力，它们对颗粒大小的影响是显著的。

•功能多合一: 一旦选择了正确的原料来达到理想的颗粒尺寸，Turbiscan可以切换成扫描模式，评价稳定性，用于帮助选择正确的分散剂和调整工艺参数。