Trong loạt bài đăng trên blog này, chúng tôi đang xem xét các phương pháp phân tích được sử dụng để hiểu rõ hơn về sơn và chất phủ. Ở đây, chúng tôi sẽ tập trung vào cách đo kích thước hạt, và kích thước cấu trúc nano có thể cho bạn biết gì về các đặc tính vĩ mô của một công thức sơn và chất phủ.

Nhìn vào lĩnh vực sơn và chất phủ nói chung, đặc tính cấu trúc nano đơn lẻ nào có ảnh hưởng rộng rãi nhất đến các đặc tính của một công thức và tính chất cuối cùng của lớp phủ? Yếu tố tiên quyết nhất là kích thước hạt, yếu tố này quyết định cho tất cả các đặc tính từ độ nhớt đến độ bóng.

Nhưng trước khi xem xét các ảnh hưởng này, chúng ta cần biết về hai kỹ thuật phân tích chính được sử dụng để xác định kích thước hạt trong ngành công nghiệp chất phủ - đó là nhiễu xạ laser (LD) và tán xạ ánh sáng động (DLS).

Nhiễu xạ laser và tán xạ ánh sáng động là gì?

Nhiễu xạ laser và tán xạ ánh sáng động đều sử dụng sự tương tác của các hạt với chùm tia laser nhằm cung cấp thông tin về kích thước của chúng. Nhưng đó là sự giống nhau ở những mục tiêu cuối, tuy nhiên sự khác biệt được so sánh trong bảng dưới đây.

Như được chỉ ra trong bảng trên, dải kích thước hạt mà hai kỹ thuật đo LD và DLS cung cấp trùng nhau khá đáng kể, vì vậy khi đo các kích thước hạt trung bình có thể sử dụng một trong hai phương pháp trên. Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự lựa chọn này, bao gồm việc xử lý mẫu, loại chất phân tán, độ mờ của mẫu, và liệu bạn có muốn thực hiện thêm phép đo điện di hay chụp ảnh hạt hay không.

Nhưng bất kể kích thước hạt nào, các phép đo đều được đảm bảo nếu bạn tiếp cận cả hai kỹ thuật LD và DLS- như đã đề cập trước đó, việc sử dụng các phép đo này khá rộng rãi. Hãy cùng nhìn qua kiến thức về kích thước hạt để thấy nó hữu ích như thế nào trong ngành công nghiệp sơn.

Ứng dụng của LD và DLS trong ngành sơn

Hiểu các đặc tính chính

Hãy bắt đầu với ảnh hưởng của kích thước hạt đối với đặc tính chính, và đặc biệt là tính lưu biến. Tính chất vật lý của đặc tính này rất phức tạp: ví dụ, tương tác giữa hạt với hạt thường được tăng lên ở kích thước nhỏ hơn (tăng độ nhớt), trong khi phần nén lại thường giảm đối với phân bố kích thước rộng (giảm độ nhớt).

Các yếu tố cạnh tranh như vậy có nghĩa là bạn không chỉ cần biết kích thước hạt trung bình mà còn cả sự phân bố kích thước để nắm được những gì đang diễn ra trong công thức sơn và chất phủ của bạn. Đây là điều khiến các kỹ thuật LD và DLS ra đời (với kỹ thuật sau cũng sẽ cung cấp thông tin về sự kết tụ của các hạt nano).

Tại thời điểm này, nếu bạn đang nghiên cứu phạm vi kích thước lớn hơn, bạn có thể tự hỏi tại sao không chỉ sử dụng máy đo Hegmann thay vì bận tâm đến LD? Các máy đo này thực sự sử dụng nhanh chóng, nhưng chúng chỉ cho biết kích thước của các hạt lớn nhất và không cho bạn biết thông tin về phân bố kích thước tổng thể. Vì vậy, để hiểu sâu hơn về mẫu, tốt hơn hết bạn nên sử dụng LD.

Tinh chỉnh các công thức rắn và lỏng

Dạng bột rắn hay dạng xịt lỏng? Bất kể loại công thức và phương pháp ứng dụng nào, kiến ​​thức về kích thước hạt là điều tối quan trọng.

Sơn tĩnh điện dễ thi công và không chứa dung môi nên rất phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp. Nhưng các đặc tính phụ thuộc vào việc liệu bột có chảy tự do và có phân bố kích thước phù hợp hay không - phân bố rộng là tốt nhất cho các hạt lớn hơn, trong khi phân bố hẹp sẽ tốt hơn cho các hạt nhỏ (cần thiết cho các màng mỏng nhất). Cho dù bằng cách nào, LD là phương pháp tốt nhất để kiểm tra các phân bố như vậy.

Các hệ thống phun chất lỏng được sử dụng để áp dụng các lớp phủ cho nhiều loại chất nền, và việc xác định kích thước hạt khí dung là một yếu tố quan trọng để chỉ ra xem bộ phun của bạn có hoạt động hiệu quả hay không. Điều này có thể phức tạp bởi vì một loạt các kích thước hạt có thể được tạo ra trước khi đạt được trạng thái cân bằng phun, nhưng LD có phạm vi kích thước để đáp ứng tất cả điều này.

Hiểu được ảnh hưởng tới màu sắc và chất lượng của lớp phủ

Và trước khi kết thúc, tôi cần đề cập đến ảnh hưởng của kích thước hạt đến chất lượng của thành phẩm, đặc biệt là đối với sơn tĩnh điện. Sẽ không thể trình bày chủ đề phức tạp này trong một vài đoạn văn ngắn. Nhưng một số ảnh hưởng chính của kích thước hạt là:

Độ mờ: Khả năng tán xạ (độ mờ) của sự phân tán tăng lên đối với các hạt nhỏ hơn.

Độ pha màu: Khả năng ảnh hưởng đến màu sắc tổng thể của một công thức hỗn hợp tăng lên đối với các hạt nhỏ hơn.

Độ đậm nhạt: Được xác định là màu sắc thu được trong quá trình pha màu, màu này trở nên xanh hơn đối với các hạt nhỏ hơn.

Độ bóng: Điều này bị ảnh hưởng bởi cả kích thước hạt và độ rộng của phân bố, độ bóng tốt nhất sẽ thu được đối với các hạt nhỏ có phân bố kích thước hẹp.

Điều kiện thời tiết và chống thấm: Các yếu tố tương tự dẫn đến độ bóng đẹp, đảm bảo rằng nó giữ được độ sáng bóng theo thời gian và có khả năng chống lại sự xâm nhập của nước.

Các lớp sơn phủ thường cần có độ bóng cao một cách đồng đều, chịu được nước – do đó hiểu được sự phân bố kích thước là một công cụ có giá trị để tối ưu hóa các đặc tính này.

Đo kích thước hạt - Một công cụ đa năng để tinh chỉnh các công thức

Từ tổng quan nhanh này, rõ ràng rằng việc xác định kích thước hạt sẽ mở ra cánh cửa để hiểu một số đặc tính vĩ mô của sơn và chất phủ. Do đó, hiểu chi tiết về phân bố kích thước hạt - thay vì chỉ đơn giản là giá trị trung bình hoặc khoảng kích thước - các kỹ thuật của LD và DLS có thể giúp ngành công nghiệp sơn tăng cường kiểm soát chất lượng và cải thiện các đặc tính của các công thức mới.

Và tôi thậm chí còn chưa đề cập đến chủ đề liên quan về hình dạng và độ nhám của hạt. Điều này có thể được xác định bằng phân tích hình ảnh, không dễ mô tả nhưng ảnh hưởng quan trọng đối với nhiều đặc tính nêu trên.

Tham khảo giải pháp phân tích toàn diện trong ngành sơn và chất phủ bề mặt

Thiết bị phân tích kích thước hạt đến từ Malvern Panalytical

Xem thêm thông tin chi tiết máy tại đây