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【應用】MS20 油墨配方穩定性分析

更新時間:2021-03-24       點擊次數:1534

油墨穩定性是決定印刷工藝、印刷性能、運輸和貯存時間與條件的重要參數。為了使油墨性能能夠滿足如此復雜的要求,需在配方中加入很多組分,如顏料、粘合劑、螯合劑、保濕劑、潤濕分散劑、殺菌劑等。上述組分的類型和粒徑大小直接影響油墨的穩定性。噴墨打印技術涉及噴射的過程,在這個過程中,油墨從一個小孔中噴射出來,如果油墨不穩定,會堵塞小孔。因此,穩定劑是油墨配方中必須添加的。研究穩定劑對油墨穩定性的影響,對于實現油墨配方優化和達到可靠印刷過程具有重要意義。本文討論使用MultiScan 20(MS20)穩定性分析儀對含有不同穩定劑的兩種油墨配方的穩定性評價。


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關鍵詞:油墨配方  穩定性  穩定劑  MS20穩定性分析儀


測量技術原理

由德國DataPhysics公司生產的MultiScan MS 20(圖2)穩定性分析儀用于測量液體分散體系隨時間和溫度變化條件下的穩定性和老化分析以及幫助判斷分散體系不穩定機制等的測量儀器。它包括一個中控單元同時可連接1至6個測量塔,每個測量塔內有獨立的光源和檢測器以及可控溫度樣品室。所有的測量塔均可獨立設定參數并獨立工作。控溫范圍:-5°C至80°C。

配合強大的分析軟件MSC,即使樣品最微小的變化,也可以被捕捉到。該測量方法具有快速準確的測量液體分散體系的穩定性并對導致分散體系不穩定機制給出可靠結論的方法。


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實驗

將樣品裝入樣品瓶中,一個掃描塔內放置一個樣品,每個掃描塔內有一套LED透射光和背散射光光源以及檢測器。光源和檢測器同步自動垂直移動,沿著樣品管的垂直方向(Z方向)測量。設定一定時間間隔掃描,可以同時得到透射光和背散射光強度與樣品管的位置關系譜圖。光強度的變化能夠反映出樣品穩定性的很多信息。

油墨1和油墨2的配方含有不同的穩定劑。將兩種油墨各25ml分別倒入透明玻璃樣品瓶中,測量溫度為T=30°C,測量時間為27小時,每間隔6分鐘掃描一次。測量高度范圍:0毫米(樣品管底部)至57毫米(樣品填充最高點)。圖3為測量結束時的樣品狀態,用肉眼觀察*看不到兩種油墨樣品有任何不同。


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結果討論

由于樣品的體積濃度加大,對于透射光強度的信號較弱,所以,我們選擇背散射光結果進行數據分析。

兩種油墨樣品的背散射光強度隨時間的變化相似。圖4所示油墨1的背散射光強度與掃描位置高度的關系圖。曲線的顏色信息代表時間,從紅色(實驗開始時t=0s)到紫色(實驗結束,t=第27小時最后一次掃描)。每條曲線代表一次由低到高全程掃描。背散射光譜圖清晰的顯示出光強隨時間以及測量高度位置的變化,從圖中可以看到,在樣品管高度48mm~52 mm范圍之間光強逐漸減弱,背散射光強度在樣品頂部減小是典型的沉降過程特征譜圖。通過MSC軟件的粒子遷移速率計算功能,能夠得到每種油墨的微粒平均沉降速率。

 

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油墨1的沉降速度分析見圖5,在最初的一小時內微粒的遷移非常快,沉降速度為24.98毫米/天,接下來的時間,微粒遷移速度逐漸減慢,沉降速率分別變為2.201毫米/天和0.2915毫米/天。根據以上數據可知,油墨1很不穩定,大部分顆粒的沉降基本上在半天內就完成了。

 

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同樣的方法,我們再分析油墨2的沉降速率變化情況,如圖6所示,在整個測量時間內,油墨2中的微粒都以一個穩定的速率遷移,計算得到沉降速率為:1.203毫米/天。

 

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綜上,我們可以得出結論,與油墨1相比,油墨2配方使用的穩定劑效果更好。這種簡單、快速的測量方法可以幫助研發人員通過準確的定量分析篩選和確定油墨配方中的穩定劑。

 

總結

利用MS20穩定性分析儀可以方便快捷地研究油墨配方的穩定性。對于肉眼不可辯的液體分散體系,借助高性能儀器快速并可靠地捕捉分散體系的微小變化,使研究人員能夠預判和量化穩定性結果,指導研究人員研發成本優的高質量產品。可謂效率,成本,質量等均得到優化。

 

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