Karena masalah kontaminasi lingkungan yang terus meningkat, cat berbahan dasar air yang ramah semakin banyak digunakan untuk berbagai aplikasi.
Karena masalah kontaminasi lingkungan yang terus meningkat, cat berbahan dasar air yang ramah semakin banyak digunakan untuk berbagai aplikasi. Kestabilan dispersi cat penting dan berkaitan erat dengan kualitas produk cat. Secara tradisional, untuk mempelajari stabilitas cat yang dihasilkan dengan metode batch dan sintesis kimia yang berbeda, cat ditempatkan pada suhu kamar selama beberapa bulan kemudian dipelajari terjadinya pengendapan dan pemisahan fase-nya. Dalam studi ini, para peneliti dari HLS Paint (Shanghai) Co., Ltd. mencoba mengidentifikasi stabilitas dispersi partikel pelapis elektroforetik katodik poliester epoksi selama periode waktu yang singkat menggunakan Zetasizer Nano ZS dan membandingkan hasil yang diperoleh dengan metode yang lebih tradisional.
Dispersi partikel pelapis/coating diukur menggunakan Zetasizer Nano ZS, yang mampu melakukan pengukuran dinamis (ukuran partikel) dan hamburan cahaya elektroforetik (zeta potensial).
Dua sampel cat, 305 # dan 803 # diterima dari HLS Paint Co., Ltd yang disintesis dengan metode polimerisasi kimia yang berbeda (Gambar 1). Cat 803 # dilaporkan stabil dengan kualitas produk yang baik, sedangkan cat 305 # tidak stabil dengan deposit yang ditemukan pada cat setelah beberapa bulan.
Gambar 1: Foto sampel cat rapi 305 # (kiri) dan 803 # (kanan)
Zeta potensial dari banyak sampel dapat diukur secara langsung jika kekeruhannya cukup rendah. Namun, jika bahan menjadi terlalu keruh dan memerlukan pengenceran, cara pengenceran dilakukan sangatlah penting dalam menentukan nilai akhir yang diukur [1]. Idealnya, untuk sampel ini, media pengenceran harus identik dengan cat pekat asli. Namun, tidak mungkin untuk mendapatkan media pengenceran dalam penelitian ini dan oleh karena itu, kedua sampel diencerkan secara identik 1 dalam 40 dengan air destilasi (DI water) untuk memastikan bahwa nilai zeta potensial relatif yang diperoleh dapat diandalkan. Ukuran partikel dan zeta potensial diukur sebanyak tiga kali pada 25 ° C pada Zetasizer Nano ZS. Untuk merangsang ketidakstabilan sampel, ukuran partikel cat dalam dispersi yang diencerkan juga diukur pada 80 ° C.
Stabilitas dispersi terkait dengan interaksi partikel-partikel yang ada dalam sampel dan ini dapat dipengaruhi oleh suhu. Seri Zetasizer memiliki kontrol suhu didalamnya yang memungkinkan pengukuran dilakukan dari 0 hingga 90 °C. Oleh karena itu, pengukuran ukuran dan zeta potensial bisa dilakukan pada suhu 80 °C.
Gambar 3: Plot diameter rata-rata (z-average) dan nilai indeks polidispersitas (PDI) sebagai fungsi waktu berlalu untuk pengukuran cat 305 # yang diencerkan 40 kali dalam air destilasi (DI water) pada suhu 80 °C.
Gambar 3 menunjukkan perubahan diameter rata-rata (z-average) dan indeks polidispersitas PDI dari waktu ke waktu untuk sampel 305 # yang diukur pada 80 °C. Ukuran tetap konstan selama sekitar 40 menit tetapi kemudian meningkat secara bertahap dan mencapai diameter 1,8 µm setelah 2 jam. Nilai indeks polidispersitas PDI juga menunjukkan tren serupa. Peningkatan ukuran dan nilai PdI ini adalah hasil dari peningkatan jumlah agregat yang diproduksi pada suhu tinggi.
Gambar 4: Plot diameter rata-rata (z-average) dan nilai indeks polidispersitas PDI sebagai fungsi waktu berlalu untuk pengukuran cat 803 # yang diencerkan 40 kali dalam air destilasi (DI water) pada suhu 80 °C.
Percobaan serupa dilakukan dengan sampel cat 803 #. Hasil yang diperoleh disajikan pada Gambar 4 dan menunjukkan bahwa sampel tetap stabil selama periode 320 menit. Untuk sampel ini, nilai ukuran dan PdI konstan selama pengukuran tanpa terdeteksi banyak agregasi.
Tabel 1: Diameter rata-rata z-average (dalam nm), nilai indeks polidispersitas, dan rata-rata zeta potensial (dalam mV) diperoleh dari pengukuran cat 305 # dan 803 # yang diencerkan sebanyak 40 kali dalam air destilasi (DI water). Nilai yang ditampilkan adalah rata-rata dan deviasi standar yang diperoleh dari tiga pengukuran berulang.
| z-Diameter Rata-Rata (nm) | Polydispersity Index (PdI) | Rata-rata Potensi Zeta (mV) | |
|---|---|---|---|
| 305 # | 124,9 ± 0,4 | 0,058 ± 0,021 | 55.0 ± 0.4 |
| 803 # | 80,3 ± 0,2 | 0,036 ± 0,011 | 51.1 ± 1.8 |
Ukuran dan zeta potensial dari dua sampel cat berbahan dasar air diukur dengan Zetasizer Nano ZS. Pada 25 °C, ukuran yang diukur dan zeta potensial tidak menunjukkan indikasi perbedaan stabilitas antara kedua sampel. Namun, pengukuran ukuran pada 80 °C menunjukkan bahwa sampel cat 305 # mengalami agregasi setelah pemanasan selama 40 menit, sedangkan sampel cat 803 # tetap stabil selama durasi 320 menit.
Perbedaan stabilitas ini sesuai dengan pengamatan pengguna yang terlihat pada penyimpanan sampel. Penggunaan Zetasizer Nano ZS memungkinkan identifikasi stabilitas produk cat ditentukan pada rentang waktu yang jauh lebih pendek daripada pengujian tradisional, sehingga sangat meningkatkan efisiensi proses QA / QC.
Referensi
[1] Pengukuran dan Interpretasi Fenomena Elektrokinetik (2005) Pure Appl. Chem. 77, 1753-1805.
[2] Standar Internasional ISO13321 (1996) Metode untuk Penentuan Distribusi Ukuran Partikel Bagian 8: Spektroskopi Korelasi Foton. Organisasi Internasional untuk Standardisasi (ISO).
[3] Standar Internasional ISO22412 (2008) Analisis Ukuran Partikel: Dynamic Light Scattering (DLS). Organisasi Internasional untuk Standardisasi (ISO).
Artikel diadaptasi dari publikasi Malvern Panalytical (AN120822StudyStabilityCoatingZetaNano-EN)
