| Effect of surfactant type on final characteristics of a suspension containing a dye
有色有機顏料或染料的粒度分佈 (PSD) 以及潤濕表面積決定了色調和色澤。 亮度、光澤和塗層等附加屬性是裝飾化妝品和高品質汽車油漆等應用中最重要的屬性。 顏料材料的正確分散對於產生最終產品所需的特性至關重要，因此聚集 (aggregation) 必須保持在最低限度。 例如，在濃縮懸浮液中，顏料的分散會極大地影響流變行為 (流動和變形)。 在任何使用顏料的應用中，最終的 PSD 非常具體地取決於顏料材料的分散方式。
本案例研究中的數據以潤濕表面積報告，表 1 列出了使用一組眾所周知的水溶性陰離子表面活性劑製備的 20 wt% 藍色羧基染料水懸浮液的測量結果，這些表面活性劑廣泛用作 將助劑分散到許多不同的行業。 市場上實際上有數百種表面活性劑和分散劑。 表面活性劑的結構決定了其功能 (參見 Mageleka 技術說明 3)，所有分散劑都有效 (參見 Mageleka 應用說明 4)，但哪一種最適合分散特定的染料或顏料？
表 1
在這裡我們可以看到該測試組中功效的明顯差異。 表面活性劑的選擇會影響潤濕表面積 (表 1)，從而最終影響最終產品的兩個所需特性：不透明度和顏色強度。 最有效的表面活性劑是 Ultravon W，它產生的懸浮液的潤濕表面積值比不含表面活性劑的懸浮液大三倍。 毫無疑問，這是由於 Ultravon W 的分子結構所致。它是一種陰離子苯並咪唑啉二磺酸鹽表面活性劑，可以強烈吸附到染料表面並賦予高 zeta 電位 (或表面電荷；參見 表 2)。 這不僅可以促進更好的分散性，而且可以抑制任何重新聚集，因為人們普遍認為，對於靜電穩定的懸浮液，較高的 zeta 電位將降低顆粒重新聚集的可能性。
表 2
值得注意的是，在本案例研究中，原始弛豫時間數據可以同樣有效地使用，因為我們正在比較來自僅分散劑類型不同的相同材料-液體組合的數據。 另一個例子是比較研磨時間的影響，其中不同研磨樣品的分散度是相同的。 然而，當比較不同的材料時，最好使用潤濕表面積或鬆弛數，這是一個與表面積成正比的無單位參數 (請參閱應用說明 #4)。 並非所有測量潤濕表面積的技術都是理想的。 例如：動態光散射的測量假設樣品中的顆粒是球形的，並且此類測量需要對原始濃度進行顯著稀釋。 稀釋並不總是無害的過程，因此可能會引入錯誤 (請參閱 Mageleka 白皮書 #2：液體中的顆粒)。 相比之下，基於 NMR 弛豫的表面積測量 (例如：MagnoMeter 的測量) 不需要稀釋 —— 可以測量任何工業相關的濃度 —— 並且不對顆粒形狀做出假設。 因此，通過 NMR 技術進行表面積測量的誤差明顯減少，因此不太可能得出錯誤的結論 (表 3)。
表 3 中的數據揭示了樣品稀釋和顆粒形狀假設如何影響結果。 在所有情況下，根據平均動態光散射粒徑計算出的表面積值均小於直接根據 NMR 弛豫時間確定的表面積值。
表 3
本案例研究展示了 MagnoMeter 基於 NMR 的技術在確定哪種表面活性劑對於給定染料材料和液體組合最有效方面的實用性。 確定這一點將導致懸架具有卓越的性能屬性。 此外，使用 NMR 弛豫進行測量避免了其他傳統顆粒表徵技術固有的假設和限制。 因此，MagnoMeter 可以幫助配方設計師優化分散過程，從而提高使用懸浮液或乳液的任何行業的經濟性和產品質量。
