| Example Study 1
聚氨酯 (PU) 用於配製低 VOC 環境固化和烘烤塗料，用於製造家具塗料、鑲木地板密封以及紙張和紡織品印刷油墨。 這種水基分散體減少了溶劑排放並減少了環境足跡。
第一個示例比較了一系列不同批次的以 Bayhydrol 商品名商業銷售的水性 PU 乳膠懸浮液。 Bayhydrol® UH 2952/1 是一種脂肪族聚氨酯樹脂分散體，用作水性、風乾和烘箱乾燥底漆的黏合劑。
PU 樣品的濃度標稱為 40 %，樣品直接「按原樣」測量，無需任何進一步的樣品製備。 弛豫數 Rno 是使用 Mageleka RelaxoMeter 從每個樣品的測量弛豫時間計算得出的。 鬆弛時間測量的重複性很好 (變異係數 < 0.5 %)，因此結果穩健，發現的批次間差異在統計上是有效的。 數據總結在 表 1 中。
表 1
因此，Rno 是一個有用的無單位參數，其中懸浮液體 (可能包括分散劑、添加劑…等) 的影響被歸一化，因此它允許我們對液面相互作用的強度進行排序 圖 1 顯示了繪製為條形圖的弛豫數。
圖 1
表 1 和 圖 1 中的數據清楚地顯示了假設相同的聚合物乳膠產品的批次差異。 此外，當根據控制值篩選數據時，可以發現更多的見解。 在 QC 上下文中常規使用控制值來確定產品是否通過特定參數。 因此，如果我們任意將上限和下限控制值分別設置為 60 和 70，則可以看出三個 PU 批次 (5693、5694、6888) 將不符合規格。 因此，此示例展示了 RelaxoMeter 的測量如何提供有關聚合物乳膠的有用信息，包括與 QC 相關的應用。
| Example Study 2
使用不同批次和批次的樣品進行了類似的研究，該樣品也是以商品名 Liopur 商業銷售的 PU。 Liopur® PFL 1964 是一種基於聚碳酸酯的脂肪族聚氨酯分散體，用作黏合劑；風乾後，塗層形成柔軟而富有彈性的薄膜。
PU 樣品的濃度標稱值為 38 %，樣品也直接「按原樣」測量，無需任何進一步的樣品製備。 再現性良好 (變異係數 < 1.0 %)。 數據總結在 圖 2 中。
圖 2
雖然在每批次中可以清楚地看到微小的變化，但 B1 – B3 和 C1 – C3 兩個批次中的 PU 批次幾乎相同，並且與批次 A1 – A3 中的批次明顯不同。 當然，在根據這些信息對這些材料的 QC 協議進行更改之前，還需要進行更多的研究和方法開發。 但是這個例子和上面那個例子的數據表明，使用來自 RelaxoMeter 的基於 NMR 的測量是用於常規 QC 目的的理想工具。
| Example Study 3
在第三個示例中，我們測量了不同年齡的聚丙烯酸乙酯 (PEA) 的弛豫時間測量值。 PEA 被廣泛用作「增塑劑」或「黏合劑」，因為聚合物柔軟，在加熱和乾燥 (「固化」) 時很容易成膜。 在這裡，我們比較了 PEA 的「新鮮」樣品 —— 直接從實驗室的工作台規模反應器中取出，但名義上是清潔過的 —— 與經過長時間 (> 6 個月) 老化的樣品。 濃度約為 25 %，高重現性 (變異係數 < 0.5 %) 表明差異具有統計學意義。 結果如 圖 3 所示。
圖 3
弛豫時間的顯著增加部分是由於表面潤濕性的降低 (由於單體擴散導致「疏水性」增加)，但也可能反映出可用潤濕表面積的減少 (由於顆粒尺寸的增加聚合)。 無論如何，結果清楚地表明，六個月的老化會導致這種特定 PEA 的表面化學發生差異，而 RelaxoMeter 可以簡單快速地檢測到這種差異。
| Example Study 4
在最後一個示例中，我們檢查了兩個苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯 (SIS) 嵌段共聚物樣品。 SIS 是高性能熱塑性彈性體，具有高強度、低硬度和低黏度的組合，易於以熔體或溶液形式進行熱塑性加工。 它們既具有天然橡膠的彈性和回彈性，又具有聚苯乙烯在熱影響下成型的能力。 SIS 嵌段共聚物廣泛用於密封劑、墊圈材料、熱熔膠和壓敏膠、橡皮筋、玩具產品、鞋底以及鋪路和屋頂應用的瀝青產品。 一個重要的應用是製造避孕套。
SIS 嵌段共聚物水性乳膠懸浮液 (標稱 30 %) 的兩個樣品購自 Toplus Sciences。 兩種樣品均按原樣進行測量，然後使用蒸餾水連續稀釋。 圖 4 比較了鬆弛率隨嵌段共聚物體積比變化的曲線圖。 為了根據濃度計算體積比，假設聚合物膠乳的密度為 1.15 g/cc。 請注意，在弛豫實驗中，分散體中的液體分子可以在束縛態和高度流動的游離態之間進行快速交換。 曲線的線性證明了這種快速交換假設的有效性。
濃縮 (30 %) 乳膠懸浮液的鬆弛率明顯不同。 SIS 嵌段共聚物樣品 A 的鬆弛率越大，表明潤濕表面積越大，分散質量越好。 這不僅是分散體的粒度/尺寸分佈的真實變化的結果，也是共聚物表面化學的結果，這是聚合反應和隨後的清潔 (例如：蒸汽汽提) 的函數。
圖 4
在體積比為零時，兩條線相交於乳膠 A 和 B 的 R 值分別為 0.418 s-1 和 0.462 s-1。 這轉化為 2390 毫秒和 2165 毫秒的 T2 弛豫時間。 本研究中用作稀釋劑的蒸餾水的平均 T2 弛豫時間為 2108 毫秒。 觀察到的差異的出現是因為乳膠的「分散介質」不能是純水，而是「水+分散劑/賦形劑」 (例如：聚合過程的殘餘物)。
| 結論
上面提供的 NMR 弛豫數據證明了 Mageleka MagnoMeter RelaxoMeter 如何定量區分商業聚合物乳膠的分散體。 它是一種快速、簡單的工具，用於製造過程中批次間和批次間差異的質量控制，並提供關於名義上相同的乳膠材料差異的情報，然後可用於提高產品性能。
無需稀釋即可檢測乳膠分散體的能力為核磁共振弛豫提供了優於其他粒子表徵技術 (尤其是通過光散射方法確定粒子大小) 的主要實用優勢。基於上述和其他數據，Mageleka RelaxoMeter 可用於幫助改進聚合物乳膠製造過程的以下方面：
- 調查清潔過程的效率 (和再現性)
- 確定所用電荷調節劑 (乳化劑) 的功效
- review 各種聚合反應起始劑 (initiators) 的相對優勢
- 研究貨架儲存穩定性和提高抗凝結性 (coagulation) 的因素
