Surface analysis of particles

Summaries

Normally, commercial coatings are filled with small particles in the form of pigments or fillers. The general properties of surface coating systems significantly depend on the stability of such systems, and on the interaction forces between polymer matrix and particle. The knowledge about the mechanism of these interaction forces enables us to control the lacquer properties. One of the well known physical models of colloid stability is given by the Derjaguin, Landau, Verwey and Overbeek (DLVO) Theory. In this case, it is necessary to know the electrokinetic potential of the used particles. In this paper, the authors demonstrate two new methods of measuring the electrokinetic potential of such particles: namely streaming potential measurements with a special cell and electro-osmosis.

The basic requirement to combine pigment particles with the polymer matrix is a good wetting of these particles by the polymer melt. It is possible to assess the wetting properties from a knowledge of the surface tension of both components. The method of capillary penetration was used to determine the surface tension of these particles. In this paper, the authors will discuss some parameters that should be considered for the interpretation of capillary penetration experiments.

Résumé

D’habitude les revêtements commerciaux sont chargés de petites particules sous forme de pigments ou de matériaux de charge. Les propriétés générales des systèmes de revêtements de surface dépendent significativement de la stabilité de ces systèmes, et des forces d’interaction entre la matrice polymérique et la particule. Les connaissances que nous dêtenons vis-à-vis du mécanisme de ces forces d’interaction nous permettent de contrôler les propriétés de la laque. L’un des modèles physiques bien connus de la stabilité colloïdale est représenté par la théorie Derjaguin, Landau, Verwey, et Overbeek (DLVO). Dans ce cas il est nécessaire de savoir le potentiel électrocinétique des particules utilisées. Au cours de cet article les auteurs démontrent deux nouvelles méthodes de mesurer le potentiel électrocinétique de ces particules : à savoir la mesure du potentiel d’écoulement grâce à une cellule spéciale et la mesure du potentiel d’écoulement grâce à l’électro-osmose.

Un bon mouillage des particules de pigment par le polymère fondu représente la condition de base requise pour la combinaison de ces particules et la matrice polymérique. Il est possible d’évaluer les propriétés de mouillage à partir de la connaissance de la tension de surface des deux composarts. On a utilisé la mêthode pénétration capillaire afin de déterminer la tension de surface de ces particules. Au cours de cet article les auteurs discuteront quelques paramètres qui devraient être considérés quand il s’agit de l’interprétation des expériences dans le domaine de la pénétration capillaire.

Zusammenfassung

Kommerzielle Lacksysteme enthalten üblicherweise Pigmente beziehungsweise Füllstoffe. Für das Eigenschaftsniveau des Lacksystems ist die Stabilität der angestrebten Dispersion sowie die Art und Stärke der Wechselwirkungskräfte zwischen Matrix und Pigment-bzw. Füllstoffpartikel von entscheidender Bedeutung. Die Kenntnis der vorhandenen Wechselwirkungskräfte gestattet eine gezielte Steuerung der Lackeigenschaften. Eine fundamentale Theorie zur Stabilisierung von Kolloiden ist durch die DLVO-Theorie gegeben. Da man hier von repulsiven Doppelschichtkräften ausgeht ist es notwendig, die Oberflächenladungsverhältnisse der Partikel zu kennen. In diesem Artikel soll eine neue Zelle zur Untersuchung von Partikeln mittels Strömungspotentialmessungen und die Möglichkeiten der Elektroosmosemessungen vorstellt werden.

Eine weitere wichtige Voraussetzung für ein Lacksystem mit entsprechenden Füllstoffen ist die vollständige Benetzung der Partikel durch die polymere Matrix. Eine Abschätzung dieses Verhaltens kann mit der Kenntnis der Oberflächenspannung der Einzelkomponenten erfolgen. In diesem Artikel soll die Methode der kapillaren Penetration zur Bestimmung der Oberflächenspannung von Partikeln vorgestellt und diskutiert werden.