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安東帕Litesizer 500能夠利用動態光散射測定不同乳膠樣品的粒徑

安東帕Litesizer 500能夠利用動態光散射測定不同乳膠樣品的粒徑

防護手套和醫用乳膠手套是由橡膠乳膠制成的,對化學品和微生物具有抗性,但對精確工作沒有前述的敏感性。天然膠乳(NRL)的原料取自巴西橡膠樹的汁液。盡管目前全球60%的需求都是合成橡膠,但NRL仍被廣泛用于輪胎等產品。在過去,NRL也曾是生產醫用和防護手套的主要材料,但現在越來越多地被合成乳膠所取代。這些材料,如合成聚異戊二烯、氯丁橡膠或丁腈膠乳,是在石化原料的基礎上生產的(2)。雖然代替NRL手套生產的主要原因是為了避免由過敏蛋白Hev b引發的對橡膠的過敏反應,但現代合成乳膠與天然橡膠相比,還具有更好的耐化學性和更好的穿著舒適性。

為了提高最終產品的質量,天然乳膠和合成乳膠的原料都要經過處理,這就是所謂的“混凝劑浸鍍工藝”(圖1)。

 

圖1:乳膠生產工藝概述

動態光散射(DLS)用于監測乳膠懸浮液“復合”前后的顆粒大小(見圖1)。天然橡膠是由懸浮在水溶液中的微粒組成的,微粒大小在300 nm-2 μm之間。合成橡膠粒徑在100 nm-1 μm之間。由于合成橡膠是通過聚合進行加工的,因此粒徑是合成橡膠加工的關鍵參數,因此粒徑需要通過DLS進行監測。

Zeta電位的測量可以作為監測乳膠凝固過程的有用工具。乳膠粒子在槽中不易凝固,但在接觸模具時容易發生凝固。橡膠顆粒是由包圍橡膠分子的帶負電荷的蛋白質膜構成的(圖2)。蛋白質膜互相排斥,粒子不凝結。

 

圖2:帶負電荷的蛋白膜包圍著交聯的橡膠分子

01

實驗方案

四種不同的乳膠樣品和硫化促進劑從乳膠手套制造商:

A 樣品A樣品 + 添加劑B 樣品B樣品 + 添加劑C樣品測試方式:

電泳光散射(ELS)動態光散射(DLS)激光衍射測量添加劑02

結論與討論

2.1電泳光散射法測量電位

ELS測量了樣品A的zeta電位為-70.3 mV,這表明樣品具有極好的穩定性。含有添加劑的樣品A的zeta電位略低于單獨樣品A的zeta電位。然而,該樣品仍然可以認為是高度穩定的。重復性試驗顯示相對標準偏差非常低,為0.90%。相應的zeta電位和相對標準偏差如表1所示。樣品的zeta電位分布如圖3所示。

 

圖3:樣品A (a)和樣品B (b)的Zeta電位分布

B樣品的zeta電位測量結果平均zeta電位為-69.5 mV,相對標準偏差極低,為0.77%(圖4和表1),表明測量重復性好。結果表明,樣品B也是高度穩定的。與B樣品相比,含有添加劑的B樣品的zeta電位更低(-59.2 mV)(圖4)。同樣,測量具有高度可重復性,如表1所示。

 

圖4:樣品B(a)和樣品B +添加劑(b)的Zeta電位分布

 

表1:樣品A、樣品A +添加劑、樣品B、樣品B +添加劑的zeta電位結果

2.2電泳光散射法測量粒徑

樣品A的水動力直徑為472.6 nm,呈單峰分布(連續3次測量的平均值)。典型的粒度分布如圖5所示。多分散指數為16.2%,表明樣品為單峰,窄分布(見表2)。

 

圖5:樣品A (a)和樣品A +添加劑(b)的粒徑分布

樣品A +添加劑的峰寬明顯比單獨樣品A的峰寬大。樣品的粒徑為730.1 nm(強度峰值)。三個連續測量中的其中一個結果的第二個峰值大小為114.28 nm,如圖6所示,可能是由添加劑的加入引起的。

 

圖6:樣品A +添加劑樣品有可見肩峰的粒徑分布

這個峰只在三個連續的測量中出現了一次,最有可能的事實是粒子的數量很少,并不總是出現在各自的散射體中。

 

表2:樣品A和樣品A +添加劑的測量結果

樣品B三個連續測量結果均為雙峰粒徑分布,如圖7所示。低峰值大小平均粒徑為82 nm,占主導地位的峰平均峰值大小為415.8 nm(表3)。樣品B+添加劑也是雙峰分布,兩峰粒徑為291.8和1125.2 nm(表3)。

 

圖7:樣品B的粒徑分布

 

表3:樣品B和樣品B +添加劑的測量結果

2.3硫化漿的激光衍射測量

用激光衍射法測定結果表明該硫化漿分散性較好并且有三個不同的粒徑。3個連續測量值的密度和累積分布分別如圖8和圖9所示。

 

圖8:樣品C連續三次測量的體積密度分布疊加圖

 

圖9:樣品C連續三次測量的累積體積分布疊加圖

從表4可以看出,測量重復性很好,D10、D50和D90的相對標準偏差值很低。

 

表4:樣品C的體積加權D10、D50和D90值

03

結論

這些測量結果證明了安東帕Litesizer 500能夠利用動態光散射測定不同乳膠樣品的粒徑,且具有很高的重復性。我們還演示了安東帕Litesizer 500使用電泳光散射,即使在混濁樣品上也能提供高重復性的zeta電位測量結果的能力。

 

利用安東帕PSA 990 L/D激光衍射儀成功地測定了硫化分散體的粒徑分布,具有良好的重復性。這對于在線質量控制過程中檢測集料的形成,確保最終產品的均勻性和平穩性很有意義。

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審核編輯(
王靜
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