用DWS对乳液样品干燥过程的分析报告

2021-11-08

法国formulaction公司创新和开发的Rheolaser Coating成膜分析仪运用MS-DWS原理。

Rheolaser Coating基于自适应散斑分析干涉术(ASSI.)直接处理后向散射光。当激光光源被发送到平面样品时,其各种折射率不同的成分,如乳胶或颜料颗粒,开始散射激光光源发射的入射光。散射激光再通过数码相机显示,显示出背散射波起伏的叠加和抵消的干涉波,具体表现为出现明暗相间的暗斑和亮斑相夹的散斑图像。而由此产生的图像称为所谓的“斑点图像"。样品中的任何运动都会引起背散射光干涉的波动。因此,散斑图像的波动频率可以跟踪散射体的运动。散斑图像上的光斑波动速度随着样品的干燥而降低,即散斑图像的变形速度随时间而降低。随着薄膜的逐步形成,由于粘度和薄膜相干性的增加,散射体的运动相应会减少。当结构不再发生变化时,即当膜形成时或者干燥完成时,散斑图案的平均变形速度保持不变,散斑图像保持不变。观察到随时间变化的流动性因子减小,因此布朗运动减小,因此粘度增大。斜率的每个变化对应于干燥机制的变化。

1.1 实验方法

取一定量的样品。将产品均匀涂抹在基材上,保证样品厚度的均匀性,并 将样品池在成膜分析仪下进行测量,测量参数是:室温,确定的空气湿度,金属基材,样品涂抹厚度:A:750μm,B:750μm,C:1130μm,D:1130μm。

1.2 仪器

成膜分析仪,法国FORMULACTION公司

1.3 实验原理

Rheolaser Coating是一种成膜分析仪,采用了一项独特的专利技术,称为“自适应散斑成像干涉法":当激光照射样品时,光子穿透样品并被粒子、液滴、纤维等物体(任何光学指数不同于体的材料,它散射激光)后向散射。当摄像机被用作后向散射波的检测器时,会显示一个称为“散斑"的干涉图像。散斑图像上的暗斑和亮斑分别是由背散射波之间的破坏性干扰和构造性干扰引起的。从而对样品内部散射体随时间变化的运动进行光学测量。


分析深度是光对样品的穿透深度,这取决于样品的性质(浓度、粒径和折射率)。注入到介质中的光子在几个l*内穿透,l*是光在介质中的传输长度。l*也被定义为光子路径,在此之后光子方向完全随机。因此,光线的穿透深度与l*成正比。Rheolaser Coating的敏感深度高达传输长度l*的30倍。

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1.3.1干燥过程对应的数据变化四个阶段

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• 阶段:此阶段称为蒸发阶段。散射体散布在主体中,并经历快速的布朗运动。溶剂从薄膜中蒸发,散射体(例如颗粒,乳剂液滴……)浓缩。阶段的持续时间可能与样品的开放时间有关:只要颗粒充分分散在薄膜中,它们就可以自由移动并且涂料仍可使用。

• 第二阶段:固体中的高浓度会导致堆积过程。该阶段在干燥动力学上表现为扰动区域,显示了当颗粒接触在一起时的加速和减速。此步骤也称为颗粒的重新排列期。第二阶段的结束对应于颗粒紧密堆积的结束。

• 第三阶段:在此阶段,观察到流动系数在干燥动力学上急剧下降,然后缓慢下降。流动性因子的急剧下降对应于大量水的消失,颗粒被很好地堆积,并且只有间隙水保留在膜中。在此阶段,粒子发生变形,密闭排列的阵列中充满水隙的粒子变形,到达不再有水的菱形十二面体。通常由触碰时间自动计算出的特征时间T3通常对应于干触时间阶段三在干燥动力学曲线上具有最大曲率。

• 第四阶段:跨越聚合物/聚合物边界的相互扩散或液滴的聚结以形成均匀的膜。在IV阶段之后,流动性因数不再随时间变化,通常对应于称为T4的干燥困难时间。

1.4实验数据

样品A: 400微升,25℃,湿度55-65%。TA-1: 15962s 1.33Hz     TA-2: 23668s 0.194Hz  TA-3:29519s       0.00536Hz

样品B: 400微升,25℃,湿度55-65%。TB-1: 13156s 1.34Hz     TB-2: 35748s 0.500Hz  TB-3:48601s       0.0314Hz

样品C: 600微升,25℃,湿度55-70%。TC-1: 12200s 1.32Hz     TC-2: 19825s 0.802Hz  TC-3:36692s    0.000338Hz

样品D: 600微升,25℃,湿度55-65%。TD-1: 33674s 1.32Hz     TD-2: 39899s 0.0118Hz  TD-3:45518.508s       0.000376Hz

2. 结论

    到达T3阶段时间最长的是样品B,即样品B干燥时间较长,而干燥时间较短的为样品A


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