2023-10-09
介绍
聚合物在很多高附加值行业中均有应用，例如：涂料/粘合剂、药品、化妆品。聚合物可以有效的调节最终产品的质地、稳定性、成膜性能等。
值得注意的是，聚合物溶解过程是否充分，对增强分散性、乳化能力和颗粒悬浮液至关重要。实际上许多因素均会影响聚合物溶解过程，并且没有官方的方法或技术来量化它。
本应用介绍了研究不同聚合物的溶解过程的新方法，TURBISCAN®DNS能够表征和定量聚合物的溶解过程，以增强最终产物的稳定性.
聚合物溶解
聚合物溶解过程可以简单通过以下3个步骤表示：
1） 将聚合物颗粒刚刚加入溶剂时，为固体状态 2） 然后聚合物逐渐溶胀 3） 分散成均匀溶液（溶剂是理想溶剂） 为了达成分散，以下这些因素均会影响溶解过程： • 聚合物自身性质：链长，分子量，基团 • 聚合物种类，合成聚合物（用于涂料、树脂等）或天然聚合物（植物蛋白质、纤维素…） • 配方的参数：溶剂、pH、离子强度 • 分散过程：温度、搅拌时间的影响 聚合物完全溶解是保证产品均匀性、最终性能和稳定性的关键。例如提高分散性、保证乳化效率，吸附性、防止沉降和有针对性的缓释过程。 仪器原理 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采用固定高度测量以表征溶解/分散过程，或者采用扫描方式以提供稳定性测量。
Turbiscan DNS具有两个模块： T-MIX：直接在测量池内部带有搅拌叶片，适合测量颗粒分散度（混合速度高达2000rpm）。 T-LOOP：通过蠕动泵创造循环，适合在线监测，优化分散过程。 实验方法 • 准备了三种聚合物：Gum 1 是合成阿拉伯树胶，而 Gum 2 和Gum 3 是天然级树胶. • 使用T-mix模块，将1%的树胶加入到15ml水中，然后立即开始获取T信号，在40°C（厂商推荐温度）下搅拌溶解，并持续测量溶解过程。 • 取Gum 3 不同溶解时间的溶液（15min和40min）制备成乳液，并用Turbiscan Dns测量其稳定性 结果与讨论 下图是三种聚合物溶解过程的溶液透射光强度变化过程。 首先，当粉末（树胶）开始分散时，透光强度降低（介质中有更多散射体）。在第二步骤中，透射强度随着溶解过程而逐渐增加。我们可以看到，Gum 2和Gum 1很快就会显示出平稳值。说明这两种聚合物有着快速的溶胀/溶解过程。 然而，Gum 3显示出更长的溶解过程。最后在30min后完全溶解，比起其他两个聚合物需要更多的搅拌时间。这说明在使用Gum3时需要注意调整工艺，以保证分散。 为了进一步验证分散过程对稳定性的影响，取Gum 3 不同溶解时间的溶液（15min和40min）制备成乳液，并用Turbiscan Dns测量其稳定性。结果如下图所示。 正如预期的那样，聚合物仅有15min分散的溶液制成乳液的稳定性更差。 结论 TURBISCAN®DNS具有混合和在线测量功能，是测量和监测聚合物溶解过程的仪器。定量比较了三种聚合物的溶解过程，验证了聚合物溶解过程对产品稳定性的影响。
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