Spezialchemikalien

Analysegeräte zur Charakterisierung und Optimierung von Spezialchemikalien-Formulierungen

Spezialchemikalien, auch als Effekt- oder Leistungschemikalien bezeichnet, sind hochwertige und häufig kundenspezifische Materialien, die Materialien oder Formulierungen einzigartige Eigenschaften oder Leistungseffekt verleihen. Dabei kann es sich um neuartige Moleküle handeln, wie z. B. Spezialpolymere oder Additive oder eine Mischung aus Molekülen und Phasen wie in einer Beschichtungsformulierung.

Wie der Name schon sagt, werden Spezialchemikalien entwickelt, um einer Formulierung oder einem Produkt einen funktionalen Nutzen oder ein Leistungsmerkmal zu verleihen. Um dies zu erreichen, müssen die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Formulierung und Formulierungskomponenten optimiert werden, um die Kompatibilität, Stabilität und Verarbeitbarkeit zu gewährleisten und die Anforderungen der Endbenutzer zu erfüllen.

Malvern Panalytical bietet eine Reihe ergänzender Technologien und Lösungen an, die bei der Entwicklung neuer Produkte und der Steigerung der Prozess- und Fertigungseffizienz die folgenden Anwendungen unterstützen:

Warum ist die Charakterisierung wichtig?

Die Charakterisierung ist in der Spezialchemie-Industrie wichtig, sei es bei der Entwicklung und Qualifizierung von Rohstoffen für die Verwendung in einem Katalysator-Herstellungsprozess oder um die Formulierung mehrerer Komponenten, um eine funktionelle Tinte oder Beschichtung mit den gewünschten Leistungsanforderungen und der gewünschten Stabilität zu erzeugen. Jede Komponente spielt eine entscheidende Rolle und muss für diese Rolle optimiert und mit anderen Komponenten verglichen werden. Jede Komponente muss zudem mit anderen Komponenten in einer Formulierung kompatibel sein und effizient und konsistent hergestellt werden können, damit jedes Mal ein stabiles und funktionales Produkt entsteht.

Welche Lösungen bietet Malvern Panalytical zur Charakterisierung von Spezialchemikalien an?

Größe und Form von Partikeln

Die Partikelgrößenanalyse ist entscheidend für die Leistung jedes Produkts, das Partikelmaterialien enthält, unabhängig davon, ob es sich um eine Dispersion, eine Suspension, ein Pulver oder ein Spray handelt. Das primäre Partikelgrößenmessverfahren ist die Laserbeugung, und der Mastersizer 3000 gilt als Industriestandard für eine Vielzahl von Anwendungen im Zusammenhang mit Spezialchemikalien. Er bietet Trocken- und Nassdispergierungsfunktionen sowie einen großen Dynamikbereich. Malvern Panalytical bietet darüber hinaus das Spraytec speziell für die Partikelgrößenanalyse von Sprays und ein Online-Analysegerät namens Insitec an, das in einen Prozess für die Echtzeit-Partikelgrößenbestimmung und automatisierte Steuerung integriert werden kann. Neben Lösungen zur Messung der Partikelgröße bietet Malvern Panalytical Lösungen zur Analyse der Partikelform an. Das automatisierte Bildgebungssystem Morphologi 4 ermittelt die Größe und Form von unregelmäßig geformten Partikeln, indem es Zehntausende Partikel in einer Probe analysiert und entsprechend klassifiziert. Das Morphologi 4-ID kombiniert die automatisierte Bildgebung mit der Raman-Spektroskopie und liefert so partikelspezifische chemische Informationen. 

Dispersionsanalyse

Für die genaue Größenanalyse von Nanopartikeldispersionen und -emulsionen (< 1 µm) sind die Geräte der Zetasizer Advance-Serie meist die Werkzeuge der Wahl. Sie nutzen die dynamische Lichtstreuung, um die Größe, Konzentration und den Dispersionszustand dispergierter Partikel mit einem Durchmesser bis in den sub-Nanometer Bereich zu bestimmen. Sie können auch zur Untersuchung von Prozessen wie die Tensid- und Polymeraggregation verwendet werden. Neben der Messung der Partikelgrößenverteilung von Dispersionen kann der Zetasizer das Zetapotenzial dispergierter Partikel bestimmen, welches die Stabilität von Formulierungen beeinflussen kann. Das Zetapotenzial kann auch zur Messung von Interaktionen innerhalb einer Formulierung verwendet werden. Eine weitere Methode zur Charakterisierung der Größe und Konzentration von Nanopartikeldispersionen ist die Nanopartikel-Tracking-Analyse (NTA), die die Diffusion einzelner Partikel in einer Dispersion verfolgt, um hochauflösende Informationen zur Partikelgröße und -konzentration bereitzustellen.

Elementaranalyse

Das primäre Verfahren von Malvern Panalytical für die Elementaranalyse ist die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA), die in einer Vielzahl von Anwendungen im Zusammenhang mit Spezialchemikalien eingesetzt wird, z. B. bei der Bestimmung von Pt, Pd und Rh in Katalysatoren, Si/Al-Verhältnissen in Zeolithen und der Zusammensetzung von Pigmenten und aufgebrachten Beschichtungen. Malvern Panalytical bietet drei Hauptlösungen an: EDRFA-Tischsysteme wie Epsilon 4, WDRFA-Standsysteme wie Zetium und Onlinelösungen wie Epsilon XFlow. Malvern Panalytical bietet im Claisse-Portfolio zudem zahlreiche Probenvorbereitungslösungen für RFA, ICP und AA an.

Polymeranalyse

Viele Spezialchemikalien sind Polymere oder enthalten Polymerkomponenten, um eine bestimmte Funktion wie die Veränderung der Rheologie, Filmbildung, Haftung und Stabilisierung zu bieten. Da viele dieser funktionalen Merkmale mit den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Makromoleküle, Oligomere und Monomere zusammenhängen, ist es wichtig, diese zu charakterisieren. OMNISEC von Malvern Panalytical liefert wichtige Informationen über Molekulargewicht, Molekülstruktur und Molekülgröße durch die Kombination von Gelpermeationschromatographie (GPC) und erweiterter Detektion (Lichtstreuung, Viskosität, Brechungsindex und UV-Detektoren). Weitere Techniken sind u. a. die RFA zur Untersuchung der Zusammensetzung von Additiven und die Röntgendiffraktion (XRD) zur Untersuchung der Polymerkristallinität. 

Mikrostruktur in Bulkmaterialien und an Oberflächen

Viele Spezialchemikalien sind kristallin, halbkristallin oder haben eine Flüssigkristallstruktur, und diese Struktur kann erhebliche Auswirkungen auf die Eigenschaften und Leistung eines Materials haben. Die Röntgendiffraktion kann bei der Untersuchung solcher Materialien nützlich sein und Informationen über die vorhandenen Phasen, den Grad der Kristallinität, die Kristallitgröße und die Anordnung liefern. Für eine einfache Phasenanalyse liefert das Aeris-Tisch-Diffraktometer schnell hochwertige Daten zu einem erschwinglichen Preis, während das Empyrean-Mehrzweck-Diffraktometer ein echter Alleskönner für die Analyse von Pulvern, Dünnschichten, Nanomaterialien und Feststoffen mit einer breiten Palette an speziellem Zubehör ist.

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