A magia da dispersão ultrassônica na análise do tamanho de partículas do dióxido de titânio

Dióxido de titânioO dióxido de titânio é considerado um dos melhores pigmentos inorgânicos brancos devido à sua excelente opacidade, brancura e brilho. O dióxido de titânio tem grande estabilidade química e é amplamente utilizado em revestimentos, plásticos, papel, tintas de impressão, fibras químicas, borracha, cosméticos e outros setores. Devido à alta energia de superfície dos átomos de oxigênio, há uma forte interação na superfície das partículas de óxido inorgânico, o que faz com que o dióxido de titânio forme partículas aglomeradas. Em geral, devido a essa aglomeração das partículas de dióxido de titânio, a precisão da análise do tamanho de uma única partícula pode ser afetada. Nas medições de difração a laser e SEM (Microscópio Eletrônico de Varredura), a tecnologia ultrassônica pode ajudar a reverter a aglomeração do dióxido de titânio.

Dióxido de titânio aglomerado no MEV

Figura 1Imagem de SEM do pó de dióxido de titânio

Figura2. Imagem de zoom out do pó de dióxido de titânio no MEV

A Figura 1 mostra uma imagem de SEM de uma ampliação parcial do pó de dióxido de titânio. Os cristais de dióxido de titânio são relativamente uniformes e minúsculos, o tamanho das partículas está entre 20 e 30 nm. Na Figura 2, a câmera do MEV é ampliada e mostra que os aglomerados de dióxido de titânio são, na verdade, compostos por um grande número de partículas 'primárias'. De fato, com a lente mais afastada, podemos ver que o dióxido de titânio é composto por um grande número de estruturas 'agregadas'. É por isso que a difração a laser e o MEV às vezes fazem uma diferença tão grande nos resultados do analisador de partículas. O MEV é muito eficaz para observar a morfologia das partículas microscópicas e os cristais únicos originais, enquanto o analisador de tamanho de partículas a laser é mais adequado para observar partículas 'agregadas' e a distribuição estatística. Então, o que acontece quando aplicamos ultrassom a esses aglomerados?

Dispersão de ultrassom em dióxido de titânio

Embora o dióxido de titânio seja fácil de aglomerar, ele produzirá um melhor efeito de dispersão desde que o ultrassom seja ligeiramente utilizado.

Figura 3. Resultados da amostra A sem ultrassom na medição do Bettersizer 2600

Figura 4. Resultados da amostra A com ultrassom na medição do Bettersizer 2600

Figura 5. Comparação da amostra 18060406 antes e depois do ultrassom

A amostra A é um pó de dióxido de titânio e seu tamanho sofre uma mudança incrível após a aplicação do tratamento ultrassônico. A Figura 3 é a amostra A sem nenhum tratamento ultrassônico e a Figura 4 é a amostra A tratada com tratamento ultrassônico. Na comparação da Figura 3 com a Figura 4, pode-se observar que o tamanho médio das partículas da amostra A mudou de cerca de 600 nm para cerca de 300 nm após o ultrassom. Embora o tamanho médio das partículas tenha diminuído significativamente, o conteúdo de partículas pequenas aumentou significativamente.

Em conclusão, o sistema de dispersão ultrassônica é capaz de dispersar as partículas aglomeradas e formar partículas uniformemente dispersas no meio. Se as partículas aglomeradas não forem dispersas, ocorrerão resultados imprecisos na análise do tamanho das partículas pelo SEM e pelo analisador de tamanho de partículas a laser. Portanto, a dispersão ultrassônica é particularmente importante para a determinação de amostras de dióxido de titânio.