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超細納米顆粒粒度檢測面臨的挑戰和解決方案之三 ——超細無機顏料顆粒

發表時間:2020-04-03      點擊次數:695

無機顏料一般為有色金屬的氧化物,或一些不溶性的金屬鹽。相對于有機顏料,它具有性質穩定、耐高溫、耐溶劑、耐候、遮蓋力強等特點,因此被廣泛地應用于工業各個領域。無機顏料顆粒表面活性高,極易團聚,對粒度測試帶來了挑戰。

無機顏料團聚的原因歸納起來有以下幾個方面:(1)分子間的化學鍵(氫鍵)作用;(2)納米顆粒的量子隧道效應、電荷轉移和界面原子的相互耦合,這是納米顆粒易團聚的主要原因;(3)超細顆粒的大比表面,使之易吸附空氣水分導致粘連與團聚;(4)有些超細顆粒由于水解作用,表面呈較強的堿性,通過羧基和配位水分子縮合形成硬團聚,等等。由于上述原因,激光粒度儀檢測超細無機顏料粒度往往會遇到很大挑戰。

比如上述圖片就是二氧化鈦粉體的場發射掃描電鏡圖片??梢钥吹剿木w比較均勻,顆粒直徑在20-30nm或更小。但當我們把鏡頭拉遠,則看到完全不同的下面的場景:

 
可以看出,該二氧化鈦顆粒是由大量“原始”顆粒聚集而成,而前面圖片一只是在方框內的局部放大照片而已。


 
隨著測試鏡頭進一步拉遠,我們可以發現,實際上二氧化鈦存在大量“團聚體”結構,而且這些團聚體可能才是我們二氧化鈦真實存在的狀態,而激光粒度儀檢測的正是這些團聚的顆粒,結果如下。

 這也就是有些超細無機顏料用激光粒度儀所測的粒度結果,與電鏡所看到的顆粒大小相差巨大的原因。電鏡看微觀粒子的形態和原始單晶很有效,激光粒度儀則是測到“團聚”顆粒的粒度分布。

由于超細無機顏料顆粒的團聚體具有一定的剛性,超聲波分散、攪拌剪切和分散劑等常規的分散手段無法徹底分散,因此粒度儀所測的粒度結果可作為常規指標進行工藝控制,要了解原始顆粒的大小和形狀,還要通過場發射掃描電鏡來判斷。


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