Produits chimiques spéciaux

Instruments d'analyse pour caractériser et optimiser les formulations chimiques spécialisées

Les produits chimiques spéciaux, également appelés produits chimiques à effet ou de performance, sont des matériaux de haute qualité et souvent fabriqués sur mesure qui confèrent des propriétés ou des effets de performance uniques aux matériaux ou aux formulations. Il peut s'agir de nouvelles molécules, telles que des polymères ou des additifs spéciaux, ou d'un mélange de molécules et de phases, comme une formulation de revêtement.

Comme leur nom l'indique, les produits chimiques spéciaux sont conçus pour conférer un avantage fonctionnel ou un attribut de performance à une formulation ou un produit. Pour cela, les propriétés physiques et chimiques de la formulation et des composants de la formulation doivent être optimisées afin de garantir la compatibilité, la stabilité et la capacité de traitement, tout en satisfaisant les exigences de l'utilisateur final.

Malvern Panalytical dispose d'une gamme de technologies et de solutions complémentaires pour aider le développement de nouveaux produits et améliorer l'efficacité des procédés et de la fabrication pour les applications suivantes :

Pourquoi la caractérisation est-elle importante ?

La caractérisation est importante dans l'industrie des produits chimiques spéciaux, que ce soit pour le développement et la qualification de matières premières à utiliser dans un procédé de fabrication de catalyseurs ou pour la formulation de plusieurs composants combinés afin de créer une encre ou un revêtement fonctionnel avec les exigences de performance et la stabilité souhaitées. Chaque composant joue un rôle clé et doit être optimisé pour ce rôle et comparé aux autres candidats au développement. Chaque composant doit également être compatible avec les autres dans une formulation et sa fabrication doit être efficace et homogène pour obtenir un produit stable et fonctionnel à chaque fois.

Quelles sont les solutions de caractérisation des produits chimiques spéciaux proposées par Malvern Panalytical ?

Taille et forme des particules

L'analyse granulométrique est essentielle aux performances de tout produit contenant des particules, qu'il s'agisse d'une dispersion, d'une suspension, d'une poudre ou d'une pulvérisation. Le principal outil de granulométrie des particules est la diffraction laser, le Mastersizer 3000 étant considéré comme la référence de l'industrie pour une gamme d'applications de produits chimiques spéciaux, avec des capacités de dispersion sèche et humide et une large plage dynamique. Malvern Panalytical propose également le Spraytec spécifiquement pour l'analyse granulométrique des pulvérisations, et un analyseur en ligne appelé Insitec, qui peut être intégré dans un procédé pour la granulométrie en temps réel et le contrôle automatisé. Outre la taille des particules, Malvern Panalytical fournit des solutions d'analyse de la forme des particules. Le système d'imagerie automatisé Morphologi 4 détermine la taille et la forme de particules irrégulières en analysant des dizaines de milliers de particules dans l'échantillon et en les classant selon ces critères. Le Morphologi 4-ID combine l'imagerie automatisée et la spectroscopie Raman pour fournir également des informations chimiques spécifiques aux particules. 

Analyse de dispersion

Pour l'analyse de taille précise des dispersions et des émulsions de nanoparticules (< 1 μm), la gamme Zetasizer Advance est souvent l'outil privilégié. Cette méthode utilise la diffusion dynamique de la lumière pour mesurer la taille, la concentration et l'état de dispersion des particules dispersées jusqu'à un diamètre inférieur à 1 nm. Elle peut également être utilisée pour examiner des procédés tels que l'agrégation de tensioactifs et de polymères. En plus de mesurer la distribution granulométrique des dispersions, le Zetasizer peut déterminer le potentiel zêta des particules dispersées, qui peut influencer la stabilité de la formulation. Le potentiel zêta peut également être utilisé pour sonder les interactions au sein d'une formulation. Une autre technique de caractérisation de la taille et de la concentration des dispersions de nanoparticules est l'analyse de suivi individuel de particules (NTA, Nanoparticle Tracking Analysis), qui suit la diffusion de particules individuelles dans une dispersion afin de fournir des informations à haute résolution sur la taille et la concentration des particules.

Analyse élémentaire

Le principal outil de Malvern Panalytical pour l'analyse élémentaire est la fluorescence X (XRF, X-Ray Fluorescence), qui est utilisée dans une large gamme d'applications de produits chimiques spéciaux telles que la détermination des Pt, Pd et Rh dans les convertisseurs catalytiques, les rapports Si/Al dans les zéolites et la composition des pigments et des revêtements déposés. Malvern Panalytical fournit trois solutions principales : les systèmes EDXRF de paillasse tels que l'Epsilon 4, les systèmes WDXRF posés au sol tels que le Zetium et les solutions en ligne telles que l'Epsilon XFlow. Malvern Panalytical fournit également de nombreuses solutions de préparation d'échantillons pour XRF, ICP et AA par le biais de sa gamme Claisse.

Analyse des polymères

De nombreux produits chimiques spéciaux sont polymériques ou contiennent des composants polymériques pour fournir une fonction spécifique comme la modification rhéologique, la formation de film, l'adhérence et la stabilisation. Comme bon nombre de ces attributs fonctionnels sont liés aux propriétés physiques et chimiques des macromolécules, des oligomères et des monomères, il est important de les caractériser. L'OMNISEC de Malvern Panalytical fournit des informations importantes sur la masse molaire, la structure moléculaire et la taille moléculaire en combinant la chromatographie par perméation de gel (GPC, Gel Permeation Chromatography) et la détection avancée (détecteurs de diffusion de la lumière, de viscosité, d'indice de réfraction et d'UV). D'autres techniques incluent la fluorescence X (XRF, X-Ray Fluorescence) pour examiner la composition des additifs et la diffraction des rayons X (XRD, X-Ray Diffraction) pour examiner la cristallinité des polymères. 

Microstructure brute et en surface

De nombreux produits chimiques spéciaux sont cristallins, semi-cristallins ou ont une structure à cristaux liquides. Cette structure peut avoir un impact majeur sur les propriétés et les performances d'un matériau. La fluorescence X peut être utile pour étudier de tels matériaux et peut fournir des informations sur les phases présentes, le degré de cristallinité, la taille des cristallites et l'arrangement. Pour une analyse de phase simple, le diffractomètre de paillasse Aeris fournit rapidement des données de qualité à un prix abordable, tandis que le diffractomètre polyvalent Empyrean est un instrument véritablement universel pour l'analyse des poudres, des couches minces, des nanomatériaux et des objets solides avec une large gamme d'accessoires spéciaux.

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