La magia de la dispersión ultrasónica en el análisis granulométrico del dióxido de titanio

Dióxido de titanioSe considera uno de los mejores pigmentos inorgánicos blancos por su excelente opacidad, blancura y brillo. El dióxido de titanio tiene una gran estabilidad química y se utiliza ampliamente en revestimientos, plásticos, papel, tinta de impresión, fibra química, caucho, cosméticos y otras industrias. Debido a la elevada energía superficial de los átomos de oxígeno, se produce una fuerte interacción en la superficie de las partículas de óxido inorgánico que hace que el dióxido de titanio forme partículas aglomeradas. En general, debido a esta aglomeración de las partículas de dióxido de titanio, la precisión del análisis del tamaño de las partículas individuales puede verse afectada En las mediciones de difracción láser y SEM (Microscopio Electrónico de Barrido), la tecnología ultrasónica puede ayudar a revertir la aglomeración del dióxido de titanio, observemos este hermoso cambio.

Dióxido de titanio aglomerado en SEM

Figura 1.imagen SEM de polvo de dióxido de titanio

Figura 2 . Imagen SEM ampliada de polvo de dióxido de titanio

La figura 1 muestra una imagen SEM de una ampliación parcial de polvo de dióxido de titanio. Los cristales de dióxido de titanio son relativamente uniformes y diminutos, el tamaño de las partículas oscila entre unos 20 y 30 nm. En la figura 2, la cámara del SEM se aleja y muestra que los aglomerados de dióxido de titanio están compuestos en realidad por un gran número de partículas 'primarias'. De hecho, con la lente más alejada podemos ver que el dióxido de titanio está compuesto por un gran número de estructuras 'agregadas'. Esta es la razón por la que la difracción láser y el SEM a veces marcan una diferencia tan grande en los resultados de los analizadores de partículas. El SEM es muy eficaz para observar la morfología de las partículas microscópicas y los cristales individuales originales, mientras que el analizador láser de tamaño de partículas es más apropiado para observar las partículas 'agregadas' y la distribución estadística. Entonces, ¿qué ocurre cuando aplicamos ultrasonidos a estos aglomerados?

Dispersión por ultrasonidos en dióxido de titanio

Aunque el dióxido de titanio es fácil de aglomerar, producirá un mejor efecto de dispersión siempre que se utilice ligeramente el ultrasonido.

Figura 3. Resultados de la muestra A sin ultrasonidos en la medición del Bettersizer 2600

Figura 4. Resultados de la muestra A con ultrasonidos en la medición del Bettersizer 2600 Resultados de la muestra A con ultrasonidos en la medición del Bettersizer 2600

Figura 5.Comparación de la muestra 18060406 antes y después del ultrasonido

La muestra A es un polvo de dióxido de titanio y su tamaño experimenta un cambio sorprendente tras aplicar el tratamiento ultrasónico. La figura 3 muestra la muestra A sin ningún tratamiento ultrasónico y la figura 4 muestra la muestra A tratada con ultrasonidos. En la comparación de las figuras 3 y 4, puede observarse que el tamaño medio de las partículas de la muestra A ha pasado de unos 600 nm a unos 300 nm después del ultrasonido. Mientras que el tamaño medio de las partículas disminuyó significativamente, el contenido de partículas pequeñas aumentó significativamente.

En conclusión, el sistema de dispersión por ultrasonidos es capaz de dispersar las partículas aglomeradas y formar partículas uniformemente dispersas en el medio. Si las partículas aglomeradas no se dispersan, se producirán resultados inexactos en el análisis del tamaño de las partículas mediante SEM y analizador láser de tamaño de partículas. Por lo tanto, la dispersión ultrasónica es especialmente importante para la determinación de muestras de dióxido de titanio.