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介紹

聚合物在很多高附加值行業中均有應用，例如：涂料/粘合劑、藥品、化妝品。聚合物可以有效的調節最終產品的質地、穩定性、成膜性能等。

值得注意的是，聚合物溶解過程是否充分，對增強分散性、乳化能力和顆粒懸浮液至關重要。實際上許多因素均會影響聚合物溶解過程，并且沒有官方的方法或技術來量化它。

本應用介紹了研究不同聚合物的溶解過程的新方法，TURBISCAN?DNS能夠表征和定量聚合物的溶解過程，以增強最終產物的穩定性.

聚合物溶解

聚合物溶解過程可以簡單通過以下3個步驟表示：

1） 將聚合物顆粒剛剛加入溶劑時，為固體狀態

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）

為了達成完美分散，以下這些因素均會影響溶解過程：

? 聚合物自身性質：鏈長，分子量，基團

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

? 配方的參數：溶劑、pH、離子強度

? 分散過程：溫度、攪拌時間的影響

聚合物完全溶解是保證產品均勻性、最終性能和穩定性的關鍵。例如提高分散性、保證乳化效率，吸附性、防止沉降和有針對性的緩釋過程。

儀器原理

基于靜態多光散射(SMLS)的Turbiscan技術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高度的背散射(BS)和透射(T)信號。

信號強度與粒子的濃度和大小有關，連續相折射率和分散相折射率為固定參數。BS和T采用固定高度測量以表征溶解/分散過程，或者采用掃描方式以提供穩定性測量。

Turbiscan DNS具有兩個模塊：

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

T-LOOP：通過蠕動泵創造循環，適合在線監測，優化分散過程。

實驗方法

? 準備了三種聚合物：Gum 1 是合成阿拉伯樹膠，而 Gum 2 和Gum 3 是天然級樹膠.

? 使用T-mix模塊，將1%的樹膠加入到15ml水中，然后立即開始獲取T信號，在40°C（廠商推薦溫度）下攪拌溶解，并持續測量溶解過程。

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

結果與討論

下圖是三種聚合物溶解過程的溶液透射光強度變化過程。

首先，當粉末（樹膠）開始分散時，透光強度降低（介質中有更多散射體）。在第二步驟中，透射強度隨著溶解過程而逐漸增加。我們可以看到，Gum 2和Gum 1很快就會顯示出平穩值。說明這兩種聚合物有著快速的溶脹/溶解過程。

然而，Gum 3顯示出更長的溶解過程。最后在30min后完全溶解，比起其他兩個聚合物需要更多的攪拌時間。這說明在使用Gum3時需要注意調整工藝，以保證分散。

為了進一步驗證分散過程對穩定性的影響，取Gum 3 不同溶解時間的溶液（15min和40min）制備成乳液，并用Turbiscan Dns測量其穩定性。結果如下圖所示。

正如預期的那樣，聚合物僅有15min分散的溶液制成乳液的穩定性更差。

結論

TURBISCAN?DNS具有混合和在線測量功能，是測量和監測聚合物溶解過程的儀器。定量比較了三種聚合物的溶解過程，驗證了聚合物溶解過程對產品穩定性的影響。

 Turbiscan 穩定性分析儀 

Turbiscan DNS是第一個同時具備分散性和懸浮穩定性研究的分析儀。根據ISO TS 21357，可以在對分散體（流動）和原樣品（無稀釋，無附加力）的同時通過Turbiscan DNS（SMLS）進行分散性和穩定性研究。

大昌華嘉科學儀器部

大昌華嘉儀器部專業提供分析儀器及設備，代理眾多歐美先進儀器，產品范圍包括：顆粒，物理，化學，生化，通用實驗室的各類分析儀器以及流程儀表設備，在中國的石化，化工，制藥，食品，飲料，農業科技等諸多領域擁有大量用戶，具有良好的市場聲譽。我們的業務逐年增加，市場不斷擴大。大昌華嘉公司在中國設有多個銷售，服務網點，旨在為客戶提供全方位的產品和服務。