PlasticPortal.eu - denne aktualizovaný portál pre plasty a gumu

Aktuality
Všetko najlepšie, Fakuma!

20.07.2017 | Fakuma, medzinárodný veľtrh pre spracovateľov plastov, oslavuje v tomto roku svoje 25. výročie.

Ochranné relé pre optimálny výkon bez kompromisov

18.07.2017 | Potrebujete sa vyvarovať škodám spôsobenými poruchami v elektrickej rozvodnej sieti a tak si zabezpečiť, aby stroje robilo to, na čo sú určené?

Možnosti získania grantu v Slovenskej republike

14.07.2017 | Prehľad noviniek - júl 2017.

Novinka: Dosky s aretačnou drážkou od STRACK

12.07.2017 | Teraz môžeme kombinovať: Nové doštičky STRACK s drážkou ako protikus odpružených aretáciou šíber.

Simulácia procesu vstrekovania plastov - Cadmould® 3D-F® Essential

10.07.2017 | Cadmould® 3D-F® Essential je teraz voľne na stiahnutie. Táto ponuka platí v období od 1. júla do 30. septembra 2017.

 
Plastikársky slovník
Portál ZÁKONY A NORMY
Portál ZÁKONY A NORMY
Aktuálne v legislatíve
Obsah PAH v predmetoch a v hračkách

03.07.2017 | Na webovej stránke ECHA je nová výzva na predkladanie pripomienok a dôkazov týkajúce sa obsahu PAH uvedeného v položke 50 prílohy XVII nariadenia REAC ...

Nová vydaná změna nařízení č. 10/2011 (nařízení PIM) o materiálech a předmětech z plastů určených pro styk s potravinami

31.05.2017 | Nařízení Komise č. (EU)2017/752 mění a opravuje nařízení PIM o materiálech a předmětech z plastů určených pro styk s potravinami:

Verejná konzultácia o pravidlách zodpovednosti výrobcu za škodu spôsobenú chybou výrobku

10.04.2017 | Európska Komisia začala na svojich webových stránkach verejnú konzultáciu o pravidlách zodpovednosti výrobcu za škodu spôsobenú chybou výrobku.

Zdravotnícke pomôcky - Systémy manažérstva kvality

07.12.2016 | Norma pre Zdravotnícke pomôcky - Systémy manažérstva kvality - Požiadavky na splnenie predpisov, z decembra 2016.

Připravuje se novela zákona č. 477/2001 Sb. o obalech

29.11.2016 | Připravovaná novela zákona č. 477/2001 Sb. o obalech se týká se povinného zpoplatnění pouze lehkých plastových odnosných tašek s tloušťkou stěny do 50 ...

 
Newsletter
CAPTCHA Image
 
Úvod > Aktuálne články > Zeta potenciál ako indikátor povrchových vlastností
Zeta potenciál ako indikátor povrchových vlastností
 
 
Zeta potenciál ako indikátor povrchových vlastností

Zeta potenciál ako indikátor povrchových vlastností

Bez ohľadu na technologickú aplikáciu, biológiu alebo medicínu, si úspešný výsledok vývoja nových materiálov žiada detailné znalosti ich povrchových vlastností. Chémia povrchov sa veľmi často zaoberá stanovením vhodnosti produktov k určitej aplikácii a práve vhodná úprava je kľúčom pre nastavenie vlastností povrchu, ktoré by spĺňali požiadavky danej aplikácie. Stále sa skracujúca doba, ktorá je k dispozícii pre taký vývoj hľadá spôsoby rýchlej a vierohodnej analýzy pevných látok s preferenciou možnosti jej prevedenia v reálnych podmienkach danej aplikácie.

Pre chemickú analýzu povrchu pevných látok sa štandardne používajú rôzne fyzikálne metódy, ktoré veľmi často potrebujú zdĺhavú prípravu vzorky, alebo nie sú dostatočne citlivé v celom rozsahu testovaných povrchov. Zeta potenciál je parameter charakteristický pre popis povrchovej chémie pevných materiálov. Generuje sa na rozhraní medzi povrchom a okolitou kvapalinou. Zeta potenciál reprezentuje povrchový náboj, ktorý vzniká v prostredí vodného roztoku, kde dochádza k disociácii funkčných skupín hydrofilných povrchov, alebo k adsorpcii aniónov na hydrofóbny povrch. Zmena pH kvapaliny ovplyvňuje rovnováhu medzi procesmi disociácie a adsorpcie a umožňuje skúmanie chemických vlastností povrchu. Zeta potenciál je parameter, ktorý sa bežne používa v koloidnej chémii a v prípade suspenzií je rozhodujúcim parametrom stability či koagulácie. U koloidných disperzií sa zeta potenciál stanovuje pomocou elektroforetických alebo elektroakustických metód, ktorými sa meria pohyb nabitých častíc v elektrickom poli.


Meranie prúdu prúdenia a  potenciálu prúdenia

Zeta potenciál makroskopických povrchov pevných látok sa stanovuje metódou potenciálu prúdenia a prúdu prúdenia, pri ktorom je povrch materiálu za definovaných podmienok omývaný vodným roztokom. Prístroj SurPASS z produkcie Anton Paar ponúka prostredníctvom niekoľkých typov meracích ciel komplexné riešenie meranie zeta potenciálu pevných materiálov rôznych tvarov a veľkostí.
Cylindrická cela je určená pre meranie vzoriek vlákien, práškov, alebo granúl usporiadaných  do permeabilnej vrstvy, ktorou prúdi elektrolyt.
V prípade dvoch meracích ciel (upínacej cely a cely s nastaviteľnou štrbinou) určených pre vzorky s planárnym povrchom sa nastavuje definovaná štrbina medzi protiľahlými povrchmi. V priebehu merania dochádza k prúdeniu kvapaliny touto štrbinou, v ktorej sa generuje tlakový gradient a dochádza k separácii náboja na rozhraní pevnej a kvapalnej fázy. Elektrickou odozvou na posun náboja na rozhraní je potenciál prúdenia alebo prúd prúdenia.
V závislosti na usporiadaní je možné skúmať povrchové vlastnosti aj vzoriek s hrubým povrchom, rôzne typy rozpínavosti nebo vysoký stupeň pórovitosti.
Nezávisle na použitom type meracej cely sa kontinuálne zvyšuje tlaková diferencia a meria sa výsledný potenciál prúdenia (resp. prúd prúdenia).  Vzťah medzi týmito dvoma parametrami merania je lineárny a proporcionálny so zeta potenciálom.  Ako vlastnosť rozhrania medzi pevnou fázou a okolitou kvapalinou je zeta potenciál ovplyvňovaný konduktivitou, alebo koncentráciou elektrolytu v kvapalnej fáze.
Preferovanou metódou charakterizácie pevného povrchu je zmena pH roztoku, čo v podstate znamená titráciu na povrchu materiálu. Disociácia funkčných povrchových skupín má za následok tvorbu nosičov nábojov na povrchu. Počet týchto nosičov náboja sa mení s hodnotou pH. Uvedené súvislosti prinášajú kvalitatívny pohľad na chémiu týchto funkčných skupín.
Prídavok ďalších látok do vodného roztoku (soli multivalentných iónov, aniónové alebo katiónové surfaktanty, polyelektrolyty, proteíny) poskytuje širší, aplikačne špecifický, pohľad na selektívne interakcie takých komponent s pevným povrchom. 
Tieto princípy je možné využiť napríklad pri skúmaní adsorpčných procesov surfaktantov na povrchu textilných vlákien alebo plastových povrchov. Ďalším príkladom je zmena zeta potenciálu membránových filtrov na základe selektívnej adsorpcie divalentných katiónov na povrchu. Vďaka integrovanej titračnej jednotke je možné u prístroja SurPASS využívať automatické nastavenie hodnoty pH nebo koncentrácie aditív.

Klasické a špeciálne aplikácie

Aplikácií pre metódy potenciálu prúdenia, ktoré je možné merať pomocou prístroja SurPASS, je veľa, rovnako ako aj rôznych geometrií  testovaných vzoriek.  Klasickou aplikáciou je kvantifikácia efektov povrchovej úpravy. Povrchy polymérov typicky vykazujú nízku mieru zmáčavosti a slabú mieru adhézie náterových pigmentov a farieb. K overeniu týchto vlastností sa polymér predupravuje (plazmou alebo plameňom). Efektivitu a trvanlivosť zmienených procedúr je možné stanoviť pomocou zeta potenciálu.
Ďalšou možnosťou využitia prístroja SurPASS je v oblasti výroby plastových dielov. Tradičné materiály sa postupne nahradzujú kompozitnými materiálmi, ktoré sú kombináciou excelentnej  mechanickej pevnosti a nízkej hmotnosti.  Ako komponenty pre vystuženie kompozitov sa používajú sklenené alebo uhlíkové vlákna.  Vhodnou modifikáciou ich povrchu sa dá docieliť kompatibility anorganických vlákien s organickou polymérnou matricou.  V takom prípade je opäť k dispozícii zeta potenciál, ako spoľahlivý parameter pre charakterizáciu kombinácie sklenených vlákien s kopulačným činidlom (napr. silanmi).

Popri anorganických vláknach je zrejmé použitie prístroja SurPASS pre charakterizáciu prírodných a syntetických textilných vlákien. Využitie zeta potenciálu pre analýzu procedúr čistenia a farbenia textilu je detailne popísané v literatúre.  Pokrok vo vývoji membránových filtrov určených pre pitnú vodu a úpravu odpadových vôd zreteľne ukazuje výhody použitia metód potenciálu prúdenia pre analýzu povrchov membrán.  Veľa prác popisuje prínos tejto metódy k rozvoju porozumenia interakcií medzi membránou a soľou, alebo inými látkami rozpustenými vo vode.

V oblasti vývoja biomateriálov získavajú veľmi rýchlo význam znalosti týkajúce sa zeta potenciálu povrchov používaných konvenčných kovov a polymérov. Medicínske aplikácie takých materiálov vyžadujú pre akceleráciu adsorpcie proteínov a bunkový rast k zaisteniu akceptovateľnosti implantátu organizmom vhodné typy povrchových úprav. Optimalizácia hydrofilných vlastností povrchu materiálu je nevyhnutným krokom k vysokej biokompatibilite.  Meranie zeta potenciálu podporuje vývoj týchto metód. Slúži nielen ako indikátor úspešnej povrchovej úpravy, ale poskytuje informácie o funkčných skupinách, ktoré sú zodpovedné za zmenu hydrofilných vlastností.

V neposlednom rade sa meranie zeta potenciálu osvedčilo ako metóda povrchovej charakterizácie nosičov polovodičov.  Typickou aplikáciou je kvantifikácia účinnosti procesov čistenia a ich efektu na chémiu povrchu. V procesoch CMP(Chemical Mechanical Polishing) je interakcia medzi CMP suspenziou (väčšinou jemné častice oxidu hlinitého alebo kremičitého) a povrchom čistenej doštičky určená hodnotou zeta potenciálu častíc suspenzie a samotnej doštičky.  Informácie o zeta potenciáli signifikantne redukujú čas potrebný k optimalizácii podmienok procesu. Potenciál prúdenia umožňuje nájsť vhodnú hodnotu pH alebo typ a minimálnu koncentráciu  požadovaných surfaktantov.

Vývoj produktov s novými vlastnosťami materiálu

Nový prístroj SurPASS poskytuje plne automatické a vysoko reprodukovateľné stanovenie zeta potenciálu makroskopických pevných povrchov. Popri charakterizácii chémie povrchov širokej palety typov pevných materiálov, je pre rýchly a úspešný vývoj produktov s novými vlastnosťami veľmi dôležitá a užitočná predikcia ich interakcií s okolím.
Rozsah aplikačného použitia SurPASS siaha od klasických polymérov, technických vlákien, textilií a membrán až po výskum biomateriálov, nanomateriálov a substrátov polovodičov.  Vyššie uvedené príklady demonštrujú vzrastajúci význam zeta potenciálu pre lepšie pochopenie vlastností materiálov a podmienok procesov.

Martina.vilimovska@anton-paar.com

14.12.2010
autor: Ing. Martina Vilimovská, Ing. Karel Voldřich
 
 
 
 
 
Odporučte článok Vytlačiť článok Späť
 
 

Späť


 
Najnovšia inzercia
 

Predaj | Bubnový magnet
20.07.2017

 
 

Predaj | Dopravníkový pás
20.07.2017

 
 

Kúpa | Drť HIPS s V2
20.07.2017

 
 
 
 
 

Predaj | HDPE a PP
19.07.2017

 
 

Predaj | PS HIPS černá drť
19.07.2017

 
 
 
Výstavy
MALAYSIA-PLAS 2017

27.07.2017 | Formy a lisy pre spracovanie plastov.

SRI LANKA PLAST

03.08.2017 | Medzinárodná plastikárska výstava.

Plastic, Printing & Packaging, Tanzania - PPPEXPO 2017

22.08.2017 | 20. Medzinárodný veľtrh plastov, značenia, balenia.

China Composites Expo 2017

06.09.2017 | Medzinárodný veľtrh a fórum pre technológie kompozitov a aplikácií.

Drinktec 2017

11.09.2017 | Medzinárodný veľtrh nápojov a technológií

VietnamPlas

13.09.2017 | Veľtrh pre plasty a gumu.

EMO Hannover 2017

18.09.2017 | Popredný svetový veľtrh obrábania kovov.

HYBRID Expo 2017

19.09.2017 | Veľtrh pre vývoj a výrobu hybridných súčiastok a ich aplikačné sektory sa koná každé 2 roky.