雷射粒度儀在塗料測試中的應用

2020-12-08 電子產品世界

　　前言

　　在塗料製造技術中，使用的顏料、填料的粒度及粒度分布是一項非常重要的指標，它對塗料產品的性能有著非常重要的影響。大型儀器雷射粒度儀可以有效地進行粒度分析，並可以快速地給出測試結果，為塗料研製人員帶來了方便。雷射粒度儀是一種部件精密、結構複雜的儀器，在使用時，需要對條件參數進行準確的設置，以便得到有效的測試結果。幹分散法以壓縮空氣為分散劑對樣品進行分散，適合於粉末狀樣品的測試;溼分散法以溶劑為分散劑，用超聲波進行分散，再通過雷射束照射產生散射信號，既可以對乾粉進行測試，也可以對乳濁液和懸浮液進行測試。兩種測試方法需要根據樣品情況進行選擇[1]。

　　1. 試驗儀器

　　德國新帕泰克(Sympatec)公司製造HELOS/OASIS乾濕二合一雷射粒度分析儀，測試範圍為0.1～875μm，安裝3個鏡頭分別為：R1(0.1～35μm);R3(0.5～175μm);R5(0.5～875μm)。

　　2. 測試原理

　　雷射粒度分析儀的工作原理是基於光的散射理論與衍射理論。當光束投射到儀器的分散系統時，可以發生光的吸收、反射、散射、衍射。當入射光的頻率與分子的固有頻率相同時，發生光的吸收;當入射光的波長小於分散粒子的尺寸時，則發生光的反射、衍射等;若入射光的波長大於分散相粒子的尺寸時，發生光的散射。一般0.1μm以下的顆粒，衍射現象消失，主要發生散射現象;0.1～10μm的顆粒，也是以衍射光為主，顆粒會產生部分的折射和散射光;大於10μm的顆粒，散射和折射都消失，以衍射為主。根據夫琅和夫衍射理論，對於10μm，0.1～10μm的顆粒，衍射角的大小與顆粒的大小有關，衍射光的強度與顆粒的數量有關，由此可以確定顆粒的尺寸及數量。對於0.1μm以下0.1～10μm的顆粒，根據米氏散射理論，既考慮光的衍射，同時也考慮光的散射和折射，根據顆粒的綜合折射係數，進行計算，從而求出顆粒的大小及尺寸[2]。

　　3. 粒度分析有關的幾個重要表徵參數

　　X50：累計分布百分數達到50%時所對應的粒徑值，它是反映粉體粒度特性的一個重要指標之一。X50又稱中位徑或中值粒徑。(X10，X90)：表示小於X10的顆粒佔顆粒總數的10%，大於X90的顆粒佔總體積的10%。兩個特徵結合起來，表示樣品粒度分布的範圍。X(4，3)：表示體積平均粒徑，定義公式為：VMD=ΣniX4i/ΣniX3i，一般情況下，它的值與X50非常接近，但是如果粒度分布嚴重不對稱時，也會顯著不一致。X(3，2)：表示面積平均粒徑，定義公式為：SMD=ΣniX3i/ΣniX2i，它在理論上與比表面積成反比[3]。

　　註：圖中左邊坐標為累積分布坐標，右邊坐標為強度分布坐標。所有曲線圖坐標相同。

圖1 Zn粉幹分散法R1鏡頭測試圖

圖2 Zn粉幹分散法R3鏡頭測試圖

圖3 Zn粉幹分散法R5鏡頭測試圖


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