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介紹

聚合物在很多高附加值行業(yè)中均有應(yīng)用，例如：涂料/粘合劑、藥品、化妝品。聚合物可以有效的調(diào)節(jié)最終產(chǎn)品的質(zhì)地、穩(wěn)定性、成膜性能等。

值得注意的是，聚合物溶解過(guò)程是否充分，對(duì)增強(qiáng)分散性、乳化能力和顆粒懸浮液至關(guān)重要。實(shí)際上許多因素均會(huì)影響聚合物溶解過(guò)程，并且沒(méi)有官方的方法或技術(shù)來(lái)量化它。

本應(yīng)用介紹了研究不同聚合物的溶解過(guò)程的新方法，TURBISCAN?DNS能夠表征和定量聚合物的溶解過(guò)程，以增強(qiáng)最終產(chǎn)物的穩(wěn)定性.

聚合物溶解

聚合物溶解過(guò)程可以簡(jiǎn)單通過(guò)以下3個(gè)步驟表示：

1） 將聚合物顆粒剛剛加入溶劑時(shí)，為固體狀態(tài)

2） 然后聚合物逐漸溶脹

3） 分散成均勻溶液（溶劑是理想溶劑）

為了達(dá)成完美分散，以下這些因素均會(huì)影響溶解過(guò)程：

? 聚合物自身性質(zhì)：鏈長(zhǎng)，分子量，基團(tuán)

? 聚合物種類，合成聚合物（用于涂料、樹(shù)脂等）或天然聚合物（植物蛋白質(zhì)、纖維素…）

? 配方的參數(shù)：溶劑、pH、離子強(qiáng)度

? 分散過(guò)程：溫度、攪拌時(shí)間的影響

聚合物完全溶解是保證產(chǎn)品均勻性、最終性能和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。例如提高分散性、保證乳化效率，吸附性、防止沉降和有針對(duì)性的緩釋過(guò)程。

儀器原理

基于靜態(tài)多光散射(SMLS)的Turbiscan技術(shù)的工作原理是利用近紅外光源照射樣品，然后獲取樣品從底部到頂部整個(gè)高度的背散射(BS)和透射(T)信號(hào)。

信號(hào)強(qiáng)度與粒子的濃度和大小有關(guān)，連續(xù)相折射率和分散相折射率為固定參數(shù)。BS和T采用固定高度測(cè)量以表征溶解/分散過(guò)程，或者采用掃描方式以提供穩(wěn)定性測(cè)量。

Turbiscan DNS具有兩個(gè)模塊：

T-MIX：直接在測(cè)量池內(nèi)部帶有攪拌葉片，適合測(cè)量顆粒分散度（混合速度高達(dá)2000rpm）。

T-LOOP：通過(guò)蠕動(dòng)泵創(chuàng)造循環(huán)，適合在線監(jiān)測(cè)，優(yōu)化分散過(guò)程。

實(shí)驗(yàn)方法

? 準(zhǔn)備了三種聚合物：Gum 1 是合成阿拉伯樹(shù)膠，而 Gum 2 和Gum 3 是天然級(jí)樹(shù)膠.

? 使用T-mix模塊，將1%的樹(shù)膠加入到15ml水中，然后立即開(kāi)始獲取T信號(hào)，在40°C（廠商推薦溫度）下攪拌溶解，并持續(xù)測(cè)量溶解過(guò)程。

? 取Gum 3 不同溶解時(shí)間的溶液（15min和40min）制備成乳液，并用Turbiscan Dns測(cè)量其穩(wěn)定性

結(jié)果與討論

下圖是三種聚合物溶解過(guò)程的溶液透射光強(qiáng)度變化過(guò)程。

首先，當(dāng)粉末（樹(shù)膠）開(kāi)始分散時(shí)，透光強(qiáng)度降低（介質(zhì)中有更多散射體）。在第二步驟中，透射強(qiáng)度隨著溶解過(guò)程而逐漸增加。我們可以看到，Gum 2和Gum 1很快就會(huì)顯示出平穩(wěn)值。說(shuō)明這兩種聚合物有著快速的溶脹/溶解過(guò)程。

然而，Gum 3顯示出更長(zhǎng)的溶解過(guò)程。最后在30min后完全溶解，比起其他兩個(gè)聚合物需要更多的攪拌時(shí)間。這說(shuō)明在使用Gum3時(shí)需要注意調(diào)整工藝，以保證分散。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證分散過(guò)程對(duì)穩(wěn)定性的影響，取Gum 3 不同溶解時(shí)間的溶液（15min和40min）制備成乳液，并用Turbiscan Dns測(cè)量其穩(wěn)定性。結(jié)果如下圖所示。

正如預(yù)期的那樣，聚合物僅有15min分散的溶液制成乳液的穩(wěn)定性更差。

結(jié)論

TURBISCAN?DNS具有混合和在線測(cè)量功能，是測(cè)量和監(jiān)測(cè)聚合物溶解過(guò)程的儀器。定量比較了三種聚合物的溶解過(guò)程，驗(yàn)證了聚合物溶解過(guò)程對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響。

 Turbiscan 穩(wěn)定性分析儀 

Turbiscan DNS是第一個(gè)同時(shí)具備分散性和懸浮穩(wěn)定性研究的分析儀。根據(jù)ISO TS 21357，可以在對(duì)分散體（流動(dòng)）和原樣品（無(wú)稀釋，無(wú)附加力）的同時(shí)通過(guò)Turbiscan DNS（SMLS）進(jìn)行分散性和穩(wěn)定性研究。

大昌華嘉科學(xué)儀器部

大昌華嘉儀器部專業(yè)提供分析儀器及設(shè)備，代理眾多歐美先進(jìn)儀器，產(chǎn)品范圍包括：顆粒，物理，化學(xué)，生化，通用實(shí)驗(yàn)室的各類分析儀器以及流程儀表設(shè)備，在中國(guó)的石化，化工，制藥，食品，飲料，農(nóng)業(yè)科技等諸多領(lǐng)域擁有大量用戶，具有良好的市場(chǎng)聲譽(yù)。我們的業(yè)務(wù)逐年增加，市場(chǎng)不斷擴(kuò)大。大昌華嘉公司在中國(guó)設(shè)有多個(gè)銷售，服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，旨在為客戶提供全方位的產(chǎn)品和服務(wù)。