Die Magie der Ultraschalldispersion bei der Partikelgrößenanalyse von Titandioxid

Titanium DioxideEs gilt als eines der besten anorganischen Weißpigmente, da es eine ausgezeichnete Opazität, einen hohen Weißgrad und eine hohe Helligkeit aufweist. Titandioxid verfügt über eine hohe chemische Stabilität und wird häufig in Beschichtungen, Kunststoffen, Papier, Druckfarben, Chemiefasern, Gummi, Kosmetika und anderen Industrien verwendet. Aufgrund der hohen Oberflächenenergie von Sauerstoffatomen kommt es an der Oberfläche von anorganischen Oxidpartikeln zu einer starken Wechselwirkung, die dazu führt, dass Titandioxid agglomerierte Partikel bildet. Aufgrund dieser Agglomeration der Titandioxidpartikel kann die Genauigkeit der Einzelpartikelgrößenanalyse beeinträchtigt werden. Bei Laserbeugungs- und SEM-Messungen (Rasterelektronenmikroskop) kann die Ultraschalltechnologie dazu beitragen, die Agglomeration von Titandioxid rückgängig zu machen; lassen Sie uns diese schöne Veränderung beobachten.

Agglomeriertes Titandioxid im SEM

Abbildung 1REM-Aufnahme von Titandioxidpulver

Abbildung 2. SEM-Zoombild von Titandioxid-Pulver

Abbildung 1 zeigt eine REM-Aufnahme einer Teilvergrößerung von Titandioxidpulver. Die Titandioxidkristalle sind relativ einheitlich und winzig, die Teilchengröße liegt zwischen 20 und 30 nm. In Abbildung 2 ist die REM-Kamera herausgezoomt und zeigt, dass die Titandioxid-Agglomerate tatsächlich aus einer großen Anzahl von 'Primär'-Partikeln bestehen. Wenn man das Objektiv weiter weg hält, kann man sehen, dass Titandioxid aus einer großen Anzahl von 'Aggregatstrukturen' zusammengesetzt ist. Aus diesem Grund machen Laserbeugung und REM manchmal einen so großen Unterschied bei den Ergebnissen von Partikelanalysegeräten. Das REM ist sehr gut geeignet, um die Morphologie der mikroskopischen Partikel und der ursprünglichen Einkristalle zu untersuchen, während der Laser-Partikelgrößenanalysator besser geeignet ist, um 'Aggregat'-Partikel und die statistische Verteilung zu untersuchen. Was passiert also, wenn wir Ultraschall auf diese Agglomerate anwenden?

Ultraschalldispersion in Titandioxid

Obwohl Titandioxid leicht zu agglomerieren ist, wird es einen besseren Dispersionseffekt erzielen, wenn Ultraschall leicht eingesetzt wird.

Abbildung 3. Ergebnisse der Probe A ohne Ultraschall bei der Messung mit dem Bettersizer 2600

Abbildung 4. Ergebnisse der Probe A mit Ultraschall bei der Messung mit dem Bettersizer 2600

Abbildung 5: Vergleich der Probe 18060406 vor und nach der Ultraschallmessung

Probe A ist ein Titandioxid-Pulver, dessen Größe sich nach der Ultraschallbehandlung erstaunlich verändert hat. Abbildung 3 zeigt die Probe A ohne Ultraschallbehandlung und Abbildung 4 die mit Ultraschall behandelte Probe A. Aus dem Vergleich von Abbildung 3 und Abbildung 4 ist ersichtlich, dass sich die durchschnittliche Partikelgröße der Probe A nach der Ultraschallbehandlung von etwa 600 nm auf etwa 300 nm verändert hat. Während die mittlere Partikelgröße deutlich abnahm, nahm der Gehalt an kleinen Partikeln deutlich zu.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Ultraschall-Dispergiersystem in der Lage ist, die agglomerierten Partikel zu dispergieren und gleichmäßig dispergierte Partikel im Medium zu bilden. Wenn die agglomerierten Partikel nicht dispergiert werden, führt dies zu ungenauen Ergebnissen bei der Partikelgrößenanalyse mit dem SEM und dem Laser-Partikelgrößenanalysator. Daher ist die Ultraschalldispergierung besonders wichtig für die Bestimmung von Titandioxidproben.