3款墨水样品中分散体的稳定性检测方案(粒子分散分析)

LUM稳定性分析仪在涂料，墨水行业的应用 LUM是世界上唯一拥有静置和离心加速两个系列稳定性分析仪的生产厂商。利用全球独家专利的STEP技术—空间和时间透光率扫描技术（图1），LUM各系列稳定性分析仪可在样品静置或离心加速的同时，设置任意时间长度的扫描间隔（最低可每秒钟扫描一次）对样品进行任意位置的透光率变化的检测。通过每个样品独特的透光率指纹图谱，可以对样品的分离行为和过程分析，得到样品的不稳定性指数，界面迁移速度，颗粒速度和分布，粒度和分布等定量分析。 图1-STEP技术 此外，LUM系列稳定性分析仪可以实现多样品测试，最多可以同时测试12个样品。并且有温度控制模块，4-60℃的温控范围可以满足稳定性测试的常规温度条件。 这些定性和定量的结果非常适合墨水，涂料等分散体的稳定性表征，最终实现指导新产品设计, 现有产品的优化，生产过程的质量控制及产品保质期/货架期预测等任务。本文结合诸多具体应用案例，浅谈LUM系列稳定性分析仪在涂料，墨水等分散体行业的实际应用。   一，分散体状态变化的机理 分散体的稳定性取决于诸多相关的物理，物理化学及化学参数，因此其性质是复杂的。稳定性会受如下因素的影响： 分散相的质量或体积浓度（如：空间均一性，稀释或浓缩）； 连续相的状态（如：密度，黏度，表面张力，化学势，溶剂）； 分散相的状态（如：粒径和分布，形状，颗粒形变，颗粒表面结构）； 颗粒/液滴间相互作用（如：静电和范德华力，空间阻力）； 分散相和连续相间相互作用（如：润湿性，界面张力，表面和流变学，溶解性，可溶性，网状结构形成）。 以上种种因素（包括但不限于）的影响，都会让一个分散体的状态出现上浮，沉降，团聚，聚并，奥斯特瓦尔德熟化，相反转等各种变化。LUM稳定性分析仪正是基于对这些失稳过程的追踪测量，实现对不稳定性的定量检测。 图2-分散体状态变化的机理 二， 分离行为和过程分析 本例中，比较同一个涂料样品在不同温度条件下沉降行为的不同。 图3-温度对沉降行为的影响 三， 稳定性比较 本例中，对3款墨水样品的沉降图谱进行展示，并做不稳定数值的定量比较: 图4-墨水样品的图谱和样品管对比 图5-墨水样品的不稳定性指数柱状图 从透光率图谱来看，透光率变化的剧烈程度从大到小依次是11A-红色溶剂型油墨＞2A-蓝色水性油墨＞10A-红色水性油墨；从不稳定性指数排名来看，从最不稳定到稳定的样品依次是11A-红色溶剂型油墨＞2A-蓝色水性油墨＞10A-红色水性油墨。 相对于传统静置观察时间慢，又无法定量比较的方法，LUM稳定性分析仪可以在很短的时间内即可对样品进行快速的稳定性排名。   四， 界面分层速度和界面位置的追踪 本例中，比较搅拌和球磨2种不同分散法对涂料稳定性的影响： 图6-不同分散条件对样品的沉降影响           从透光率图谱的变化来看，两个样品均是区域沉降的过程。其中普通搅拌分散的色浆，其谱线的间距在实验初期就变得较宽，说明沉降较快；后期谱线的间隙变密，出现了沉降压缩。从两个样品界面沉降的速度比较，球磨分散后的样品沉降速度更慢一些。   五， 平均透光率 本例中，比较2个透明水性涂料的平均透光率差异： 图7-透明水性涂料的平均透光率差异 LUM采用的STEP技术，即空间和时间透光率扫描技术，可以给出某个任意时刻样品所有位置的平均透光率信息。一方面，样品的平均透光率可以比较浊度/透明度，浓度差异；另一方面平均透光率随时间变化慢的样品，其稳定性也较好。   六，颗粒表征 本例中，比较含不同添加剂原料的陶瓷墨水的粒度和分布： 图8-氧化锆陶瓷墨水的粒径和分布 LUM稳定性分析仪在涂料，墨水行业的应用LUM是世界上唯一拥有静置和离心加速两个系列稳定性分析仪的生产厂商。利用全球独家专利的STEP技术—空间和时间透光率扫描技术（图1），LUM各系列稳定性分析仪可在样品静置或离心加速的同时，设置任意时间长度的扫描间隔（最低可每秒钟扫描一次）对样品进行任意位置的透光率变化的检测。通过每个样品独特的透光率指纹图谱，可以对样品的分离行为和过程分析，得到样品的不稳定性指数，界面迁移速度，颗粒速度和分布，粒度和分布等定量分析。 图1-STEP技术 此外，LUM系列稳定性分析仪可以实现多样品测试，最多可以同时测试12个样品。并且有温度控制模块，4-60℃的温控范围可以满足稳定性测试的常规温度条件。这些定性和定量的结果非常适合墨水，涂料等分散体的稳定性表征，最终实现指导新产品设计, 现有产品的优化，生产过程的质量控制及产品保质期/货架期预测等任务。本文结合诸多具体应用案例，浅谈LUM系列稳定性分析仪在涂料，墨水等分散体行业的实际应用。 一，分散体状态变化的机理分散体的稳定性取决于诸多相关的物理，物理化学及化学参数，因此其性质是复杂的。稳定性会受如下因素的影响：A.   分散相的质量或体积浓度（如：空间均一性，稀释或浓缩）；B.   连续相的状态（如：密度，黏度，表面张力，化学势，溶剂）；C.   分散相的状态（如：粒径和分布，形状，颗粒形变，颗粒表面结构）；D.   颗粒/液滴间相互作用（如：静电和范德华力，空间阻力）；E.   分散相和连续相间相互作用（如：润湿性，界面张力，表面和流变学，溶解性，可溶性，网状结构形成）。以上种种因素（包括但不限于）的影响，都会让一个分散体的状态出现上浮，沉降，团聚，聚并，奥斯特瓦尔德熟化，相反转等各种变化。LUM稳定性分析仪正是基于对这些失稳过程的追踪测量，实现对不稳定性的定量检测。 图2-分散体状态变化的机理 二， 分离行为和过程分析本例中，比较同一个涂料样品在不同温度条件下沉降行为的不同。图3-温度对沉降行为的影响 三， 稳定性比较本例中，对3款墨水样品的沉降图谱进行展示，并做不稳定数值的定量比较:图4-墨水样品的图谱和样品管对比 图5-墨水样品的不稳定性指数柱状图 从透光率图谱来看，透光率变化的剧烈程度从大到小依次是11A-红色溶剂型油墨＞2A-蓝色水性油墨＞10A-红色水性油墨；从不稳定性指数排名来看，从最不稳定到稳定的样品依次是11A-红色溶剂型油墨＞2A-蓝色水性油墨＞10A-红色水性油墨。相对于传统静置观察时间慢，又无法定量比较的方法，LUM稳定性分析仪可以在很短的时间内即可对样品进行快速的稳定性排名。 四， 界面分层速度和界面位置的追踪本例中，比较搅拌和球磨2种不同分散法对涂料稳定性的影响：图6-不同分散条件对样品的沉降影响         从透光率图谱的变化来看，两个样品均是区域沉降的过程。其中普通搅拌分散的色浆，其谱线的间距在实验初期就变得较宽，说明沉降较快；后期谱线的间隙变密，出现了沉降压缩。从两个样品界面沉降的速度比较，球磨分散后的样品沉降速度更慢一些。 五， 平均透光率本例中，比较2个透明水性涂料的平均透光率差异：图7-透明水性涂料的平均透光率差异 LUM采用的STEP技术，即空间和时间透光率扫描技术，可以给出某个任意时刻样品所有位置的平均透光率信息。一方面，样品的平均透光率可以比较浊度/透明度，浓度差异；另一方面平均透光率随时间变化慢的样品，其稳定性也较好。