Zeta-APS 奈米粒径与界达电位分析仪


独特 Zeta-APS  结合声衰减光谱和电动音波振福( ESA )技术,可同时对未稀释/不透明样品进行细微性和 Zeta 电位测量!

更妙的是与其他粒径分析仪不同,你不必事先知道或者猜测你的样品的形状。

通过奈米粒径分析仪所产生粒径分布(PSD),可以确定材料中颗粒的大小范围和分布状态,以确保样品的一致性和稳定性。

 

稳定性 胶体溶液的稳定性取决于粒子间的相互作用


  1. 电双层排斥力(electric double layer)
  2. 凡德瓦力(London ven der Waals attractive force)

 

粒子间的 稳定性 可由 界达电位 来判断 :

 

当电荷排斥力大于凡德瓦力时,会使胶体粒子分散,反之则凝聚。一般来说 Zeta电位大于mV,电双层变宽,粒子间距变大,斥力大于吸引力,颗粒之间相互排斥越剧烈,粒子分散性越佳,分散体系越稳定 ; Zeta 电位小于mV,则容易聚集,等于0mV为等位点(IEP),为胶体溶液最不稳的状态。



 

 

自动滴定的电位图

 

这张是仪器的示意图,左边是讯号传输端,蓝色部分是delay rod,主要的目的是使讯之间产生时间差,所以不会造成讯号重叠,中间是我们的样品槽,最旁边是反射板。

 

首先传输端会发射一道声波,当声波从delay rod到样品槽的时候,一部分的声波会射,另一部分会反射,透射的声波会因为穿透样品槽内颗粒,而造成声波能波变弱,穿透过后打到反射板又会反弹,一部分的讯号会透射到delay rod,一部分的讯号会反射回样品槽,声波就像乒乓球一样,来回在介面与反射板之间来回弹跳,而我们就去侦测这回传的讯号在导入衰减公式,最后就可以得到粒径分布。

 

Zeta-APS 可测量细微性 5 奈米至 100 微米样品的声速、酸碱度、传导性和温度。


奈米粒径分析用于浆料,药品,陶瓷,油墨,生物有机物,


※1 :矽晶圆(Wafer)表面的平坦性会影响积体电路的推叠和效率,透过化学机械研磨技术(Chemical Mechanical Polishing or Planarization, CMP),能使晶圆表面均匀平坦,其中了解研磨浆料的粒径就十分重要,研磨粒径决定晶圆表面的平坦度和良率。


※2 :乳化剂的亲水性和亲油性一般是不平衡的,它们适用的场合也有所差异,如果乳化剂分子的亲水基比亲油基大而强,属于亲水性的乳化剂,易形成水包油(O/W)型乳浊液。相反,如果乳化剂分子的亲油基团比亲水基大而强,它则属于亲油性的乳化剂,易形成油包水(W/O)型乳浊液。

(亲水性强的乳化剂适用于O/W型乳浊液,亲油性强的乳化剂适用于W/O型乳浊液)


※3 :有机物和无机颜料,如二氧化钛和碳黑、催化剂,和其他许多。 


应用案例1:乳剂类测试样品


样品信息:

—50%脂肪含量奶

—全脂奶

—1%低脂+巧克力奶

—1%低脂奶

—完全脱脂奶

 

奈米粒径分析&稳定性 图1 5种样品的超声衰减普图

 

D10,D50,D90 图2 全脂奶粒径分布结果

 

体积平均粒径:1.8μm,D25 为0.9μm,D75为2.5μm

面积平均粒径:1.1μm,D25为1.46μm,D75为1.5μm

 

奈米粒径分析&稳定性 图3 半脂奶粒径分布结果

 

体积平均粒径:1.45μm,D25 为0.53μm,D75为2.6μm

面积平均粒径:0.65μm,D25 为0.2μm,D75为0.68μm

 

说明:

1)由声衰减谱可看出,不同的脂肪含量样品,衰减速率不同;同时,相同脂肪含量1%的两个样品,其中一个加入巧克力,衰减谱也不同。

2) 全脂和半脂样品的粒径分布差异较大,PSD数据显示,半脂奶分布很不均匀,有较多小粒径颗粒存在,也存在很多较大粒径的颗粒。而全脂奶中颗粒粒径的分布较均匀。

3)仪器具有高分辨率,半脂奶样品PSD存在多个粒径峰均可以测试出。

 

应用案例2:二氧化钛PH值和Zeta电位关系


浆料、研磨液等样品为一定颗粒度范围内的混悬液,需要在使用寿命期限内保持稳定性。一旦发生聚集,会导致使用性能失效,使用寿命缩短。

 

样品信息:

 

1. 二氧化钛8.3%wt固含量,平均粒径270nm. 测试样品Zeta电位随PH值改变而发生的变化。同时,可以测试样品的电导率。下图为Zeta电位-PH值关系图,以及电导率-PH值关系图。由如下两个图,可以根据使用需求,找到最佳的PH值来获得稳定的样品。

奈米粒径分析&稳定性

 

2. 二氧化矽10%wt固含量,平均粒径60nm. 探究样品稳定性和PH值关系。

针对该细颗粒样品,可以发现P在H值大于7的区域可得到较大的Zeta电位值。同时,当PH值继续增加到9以后,因双电层被压缩的缘故,又会引起Zeta电位值降低。由此结果可寻找到最佳的PH值。

说明:

1)产品的Zeta电位,对稳定性起到有至关重要的作用。一旦对样品进行稀释,因分散剂等影响,即会破坏样品原始的状态,测试得到的结果是假性的。

2)采用超声电声法粒度仪测试Zeta电位,原样测试,无需稀释,从而获得样品最真实的结果,对产品研发和质量控制具有重大意义。

 

Zeta-APS优点


ü  原液测试,不需要进行稀释
ü  测量范围广,涵盖奈米、亚微米、微米尺寸
ü  具备pH、温度、导电率等参数测量
ü  可检测有颜色,高黏度,强酸强碱等样品
ü  自带搅拌系统
ü  可在线进行测量

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