透明底漆的稳定性研究

2022-04-20

摘要

透明底漆是油漆的一种,它虽然是透明的,却有着十分钟要的功能,首先,透明底漆可以很好的防腐,涂抹上后能够很好的防腐蚀;另外,在涂抹其他油漆前如果先涂抹透明的底漆,可以使接下来的油漆附着的更加均匀,透明底漆的作用还是十分必要的。


透明和半透明底漆在使用前需要长时间保持稳定。随着时间的放置,它们可能逐渐变的混浊,甚至完全不透明,所以在研发和生产过程中必须测试其稳定性特性,使其在货架老化、仓库储存和运输过程中的各种各样的气候中能够保持稳定。


常规的目视观察方法判断稳定性不够客观,而且需要很长的稳定性测试周期。本文将展示Turbiscan®技术如何实现物理稳定性的快速定量评价。


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。

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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的测量可以采用扫描方式进行,以提供稳定性和粒径测量。


实验方法

使用Turbiscan分析了3个透明底漆样品在25℃和50℃在2天时间内的稳定性。


结果与讨论

原始数据

研究了三个样品的参比透射光信号ΔT,即使用个扫描线作为参考扫描,之后的数据显示与条扫描线的变化值。

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在实验开始的初期阶段(蓝色扫描线),样品在整个高度都出现光强变化,这意味着样品出现了典型的絮凝的迹象。


后期的扫描(绿色到红色),在样品顶部位置出现了更高的透光度,在底部位置光强下降,这意味着样品出现了典型的沉淀现象。


从Turbiscan的数据可以确定样品的失稳过程是,先出现絮凝再发生沉降。

 

絮凝动力学

下图展示了3个样品在50℃下的中部透射光随时间变化曲线。

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值得指出的是,所有样品在25℃下2天时间内光强基本没有变化(ΔT接近0%),但是在高温下,样品A和样品C比样品B具有更快的絮凝速度。显然,温度时导致样品出现絮凝的诱因,同时也扩大了样品之间的分辨率。

 

用TSI指数来量化不稳定性

TSI是软件一键获得的参数,它可以累加所有不稳定现象(包括絮凝、澄清和沉淀等)的总和,把不稳定现象变成一个单一的数字,便于比较和排序。

图3是3个样品的TSI随时间变化曲线。

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从曲线中可见,随着时间增加,样品B的TSI值随时间增加最慢,表示不稳定现象缓慢增加,并且在后期阶段基本行程了平台, 意味着它随着时间的推移会不会有很大的变化。而样品A和样品C的TSI斜率更大,意味着它们的不稳定现象在后期阶段增加的更快。

 

高温实验不仅通过加速减小了实验的总时间,在一个2天实验中获得了TSI数据,同时让配方研发者可以预测不同样品在高温下(如仓库、火车或卡车这样的环境)的稳定性。

 

结论

三种底漆表现出非常相似的不稳定现象,通过目视观察很难区分哪一个更稳定。而Turbiscan能够提供失稳的详细动力学,区分在视觉上无法分辨的不稳定现象,利用TSI指数可以快速准确的对多个样品的整体稳定性进行排序。


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