主题:【第十四届原创】陶瓷墨水的沉降稳定性快速表征

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陶瓷墨水沉降稳定性快速表征




陶瓷墨水是含有某种特殊陶瓷粉体的悬浊液或乳浊液,通常包括陶瓷粉体、溶剂、分散剂、结合剂、表面活性剂及其它辅料。陶瓷墨水在运用过程中经常出现拉丝,发色效果差等问题,这与产品的稳定性有极大关系。墨水体系若不稳定,着色剂容易团聚,沉降,并且带来堵塞喷头等问题。一般可通过降低色料Stokes沉降速率,对色料颗粒进行表面改性,选择合适的分散剂,添加剂等等途径提高陶瓷墨水的稳定性。使用LUMiSizer稳定性分析仪,可以快速地筛选更稳定的墨水配方。

样品:4种加了不同添加剂的氧化锆陶瓷墨水(添加剂2,8,9,12)

目的:快速筛选稳定的配方

方法:用LUMiSizer®稳定性分析仪进行稳定性分析和界面沉降速度追踪

SOP: 40°C, 10h ,2300 g(4000 rpm)

测试原理:

使用近红外光源(或多光源系统)不断照射整个样品,与之平行的检测器随时间连续监测并反应样品的透光率变化,从而形成样品分离过程的空间和时间透光率图谱。



图为4个样品的透光率指纹图谱。横坐标为样品管的位置,左边是样品管的顶部,右边为样品管的底部;纵坐标是透光率值。颗粒浓度相对高的地方(浑浊,不透明),透光率值相对较低;反之颗粒浓度相对低的地方(澄清,透明),透光率值相对较高。

红色为装样初始谱线,绿色为实验结束最后一条谱线。

我们发现4个样品的顶部透光率都变高,表示顶部都发生了沉降,而底部透光率低的地方即是沉淀层。



图为4个样品的3D透光率指纹图谱



图为4个加了不同添加剂的氧化锆陶瓷墨水的不稳定性指数随时间的变化图。我们发现加了添加剂12的氧化锆陶瓷墨水,不稳定性指数相对较高,即表示最不稳定;而加了添加剂的8氧化锆陶瓷墨水,不稳定性指数相对较低,即表示最稳定。

相对于传统静置观察6个月或1年的稳定性考察方法,使用LUMiSizer大大节省了时间。

相对于传统肉眼观察分层的比较,LUMiSizer稳定性分析法还可以快速得到定量的数据,从而对不同样品进行定量的稳定性排名。



图为4个加了不同添加剂的氧化锆陶瓷墨水的界面沉降速度追踪。

实验进行到0.8h的时候得到4个样品的沉降速度分别为:

V添加剂2=13.77mm/h,V添加剂8=7.658mm/h,

V添加剂9=11.94mm/h,V添加剂12=22.13mm/h

由此我们发现加了添加剂12的氧化锆陶瓷墨水界面沉降速度最快,相对最不稳定;加了添加剂8的氧化锆陶瓷墨水界面沉降速度最慢,相对最稳定。此结果也与稳定性结果的排名相匹配。
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