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激光粒度仪在涂料分析测试中的应用

导读: 在涂料制造技术中,使用的颜料、填料的粒度及粒度分布是一项非常重要的指标,它对涂料产品的性能有着非常重要的影响。大型仪器激光粒度仪可以有效地进行粒度分析,并可以快速地给出测试结果,为涂料研制人员带来了方便。

  前言

  在涂料制造技术中,使用的颜料、填料的粒度及粒度分布是一项非常重要的指标,它对涂料产品的性能有着非常重要的影响。大型仪器激光粒度仪可以有效地进行粒度分析,并可以快速地给出测试结果,为涂料研制人员带来了方便。激光粒度仪是一种部件精密、结构复杂的仪器,在使用时,需要对条件参数进行准确的设置,以便得到有效的测试结果。干分散法以压缩空气为分散剂对样品进行分散,适合于粉末状样品的测试;湿分散法以溶剂为分散剂,用超声波进行分散,再通过激光束照射产生散射信号,既可以对干粉进行测试,也可以对乳浊液和悬浮液进行测试。两种测试方法需要根据样品情况进行选择[1]。

  1. 试验仪器

  德国新帕泰克(Sympatec)公司制造HELOS/OASIS干湿二合一激光粒度分析仪,测试范围为0.1~875μm,安装3个镜头分别为:R1(0.1~35μm);R3(0.5~175μm);R5(0.5~875μm)。

  2. 测试原理

  激光粒度分析仪的工作原理是基于光的散射理论与衍射理论。当光束投射到仪器的分散系统时,可以发生光的吸收、反射、散射、衍射。当入射光的频率与分子的固有频率相同时,发生光的吸收;当入射光的波长小于分散粒子的尺寸时,则发生光的反射、衍射等;若入射光的波长大于分散相粒子的尺寸时,发生光的散射。一般0.1μm以下的颗粒,衍射现象消失,主要发生散射现象;0.1~10μm的颗粒,也是以衍射光为主,颗粒会产生部分的折射和散射光;大于10μm的颗粒,散射和折射都消失,以衍射为主。根据夫琅和夫衍射理论,对于10μm,0.1~10μm的颗粒,衍射角的大小与颗粒的大小有关,衍射光的强度与颗粒的数量有关,由此可以确定颗粒的尺寸及数量。对于0.1μm以下0.1~10μm的颗粒,根据米氏散射理论,既考虑光的衍射,同时也考虑光的散射和折射,根据颗粒的综合折射系数,进行计算,从而求出颗粒的大小及尺寸[2]。

  3. 粒度分析有关的几个重要表征参数

  X50:累计分布百分数达到50%时所对应的粒径值,它是反映粉体粒度特性的一个重要指标之一。X50又称中位径或中值粒径。(X10,X90):表示小于X10的颗粒占颗粒总数的10%,大于X90的颗粒占总体积的10%。两个特征结合起来,表示样品粒度分布的范围。X(4,3):表示体积平均粒径,定义公式为:VMD=ΣniX4i/ΣniX3i,一般情况下,它的值与X50非常接近,但是如果粒度分布严重不对称时,也会显著不一致。X(3,2):表示面积平均粒径,定义公式为:SMD=ΣniX3i/ΣniX2i,它在理论上与比表面积成反比[3]。

  注:图中左边坐标为累积分布坐标,右边坐标为强度分布坐标。所有曲线图坐标相同。

 Zn粉干分散法R1镜头测试图

图1 Zn粉干分散法R1镜头测试图

 Zn粉干分散法R3镜头测试图

图2 Zn粉干分散法R3镜头测试图

 

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