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超細(xì)納米顆粒粒度檢測面臨的挑戰(zhàn)和解決方案之三 ——超細(xì)無機(jī)顏料顆粒

更新時間:2020-04-03      點擊次數(shù):2187

無機(jī)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(jī)顏料,它具有性質(zhì)穩(wěn)定、耐高溫、耐溶劑、耐候、遮蓋力強(qiáng)等特點,因此被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)各個領(lǐng)域。無機(jī)顏料顆粒表面活性高,極易團(tuán)聚,對粒度測試帶來了挑戰(zhàn)。

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

比如上述圖片就是二氧化鈦粉體的場發(fā)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(dāng)我們把鏡頭拉遠(yuǎn),則看到*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(nèi)的局部放大照片而已。


 
隨著測試鏡頭進(jìn)一步拉遠(yuǎn),我們可以發(fā)現(xiàn),實際上二氧化鈦存在大量“團(tuán)聚體”結(jié)構(gòu),而且這些團(tuán)聚體可能才是我們二氧化鈦真實存在的狀態(tài),而激光粒度儀檢測的正是這些團(tuán)聚的顆粒,結(jié)果如下。

 這也就是有些超細(xì)無機(jī)顏料用激光粒度儀所測的粒度結(jié)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(tài)和原始單晶很有效,激光粒度儀則是測到“團(tuán)聚”顆粒的粒度分布。

由于超細(xì)無機(jī)顏料顆粒的團(tuán)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(guī)的分散手段無法*分散,因此粒度儀所測的粒度結(jié)果可作為常規(guī)指標(biāo)進(jìn)行工藝控制,要了解原始顆粒的大小和形狀,還要通過場發(fā)射掃描電鏡來判斷。


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