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Introduction
Emulsion Polymerization 을 통해 Polystyrene 과 Butadiene 은 Nano Copolymer Latex Sphere 를 형성할 수 있으며, 이는 종이, 시멘트 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다.
조성에 따라 Latex 표면은 양전하 또는 음전하를 띨 수 있으며 이로 인해 이는 라텍스 분산시스템의 안정성을 유지할 수 있습니다.
따라서 제타 전위를 측정하여 전하를 평가하고 샘플의 안정성을 확인하는 것이 중요합니다.
이번 Application Note 에서는 Bettersize 사의 BeNano 90 Zeta 장비를 사용하여, 동일한 원료에서 제조되었으나 제조 공정이 다른
Polystyrene-Butadiene Copolymer 의 수중 분산 상태에서 입자 크기와 제타 전위를 측정하였습니다.
Instrument
BeNano 90 Zeta DLS 입도분석기는 671nm 파장의 50mW 출력 고체 레이저 빔을 사용합니다. 제타 전위 측정을 할 경우에는 레이저 입사빔과 12° 각도에서, 입도 측정을 할 경우에는 90° 각도에서
산란된 빛 신호를 검출하며 또한 이러한 광 검출은 섬유로 연결된 특수한 Avalanche Photodiode (APD) 검출기를 사용합니다.
Experiment
두 가지 Polystyrene-Butadiene Copolymer 는 입자크기와 제타전위 측정을 위해 pure water 에 1000 배 희석하였습니다.
각 샘플은 결과의 재현성을 조사하고 표준 편차를 얻기 위해 최소 3회 이상 측정하였습니다.
Results and Discussion
두 라텍스 샘플의 입자크기와 제타 전위를 측정하였습니다. Figure 1 은 두 샘플의 Size Distribution Curve 을 보여주고 있습니다.
결과적으로 두 샘플 모두 나노 크기를 가지며, 큰 응집체 없이 narrow peak 만 나타났습니다. Figure 2 와 Figure 3 은 ELS (Electrophoretic Light Scattering) 측정의 Phase Plots 과
Zeta Potential Trend Plot 을 보여주고 있습니다.
Phase Plot 의 기울기는 전기영동으로 인해 산란된 빛의 주파수 변화를 나타냅니다. Figure 에서 볼 수 있듯이, Phase Plot 의 매우 명확한 기울기는 이 측정의 Signal-to-Noise Ratios 가 우수하다는 것을 의미합니다.
Figure 1. Size distribution curves of Sample 1# and Sample 2# copolymers
Figure 2. The phase plot and zeta potential trend plot of sample 1#
Figure 3. The phase plot and zeta potential trend plot of sample 2#
두 샘플을 여러번 측정한 결과는 Table 1 에 나타나 있으며, 결과의 차이는 미미한 수준이었습니다.
두 샘플의 PDI (다분산지수)는 모두 0.05 미만으로, 단일 크기의 입자로 구성되고 있다는 것을 알 수 있었습니다.
제타 전위와 관련하여, 전위 값은 음수를 나타내며 절댓값이 30mV를 초과합니다. 이는 입자 표면이 많은 음전하를 띠고 있어 강한 정전기적 반발력을 생성하여
라텍스 시스템의 분산 안정성이 좋은 상태에 있다는 것을 의미합니다.
Table 1. Measurement results of two latex samples
Conclusion
BeNano 90 Zeta 장비를 사용하여 두 가지 Polystyrene-Butadiene Copolymer Latex 의 입자크기와 제타 전위를 성공적으로 분석하였습니다.
이 결과에 따르면 두 Copolymer 모두 크기 면에서 단분산성을 가지며, 높은 제타 전위로 인해 응집체를 형성할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다.
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