超细粉粒度分布检测 粉末颗粒大小测试
1、什么是超细粉体
一般来讲,粒径为1-100μm之间的粉体为微米粉体,0.1-1μm之间的为亚微米粉体,1-100nm之间的为纳米粉体,而将粒径小于10μm的粉体称为超细粉体。
超细粉体,特别是纳米粉体,由于其小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等,使得它们在光、热、电、磁等方面呈现了常规粉体不具有的高性能,也使得它们在磁性材料、电子材料、光学材料、高致密材料、催化、传感、陶瓷增韧等方面有广阔的应用前景。
表1 超细粉体材料的性能及应用
性能 | 应用 |
磁性 | 磁记录、磁性液体、永磁材料、吸波材料、磁光元件磁存储、磁探测器、磁致冷材料 |
光学性能 | 吸波隐身材料、光反射材料、光通讯、光存储、光开关、光过滤材料、光导电体发光材料、光学非线性元件、红外线传感器、光折变材料 |
电学性能 | 导电胶、电极、超导体、量子器件、压敏和非线性电阻 |
敏感特性 | 低温烧结材料、热交换材料、耐热材料 |
热学性能 | 湿敏、温敏、气敏等传感材料 |
力学性能 | 超硬、高强、高韧超塑性材料,高性能陶瓷和高韧高硬涂层 |
催化性能 | 催化剂 |
燃烧性能 | 固体火箭和液体火箭助燃剂 |
流动性能 | 固体润滑剂、油墨 |
悬浮特性 | 高精度抛光剂 |
其它 | 医用(细胞染色、医疗诊断、消毒杀菌)过滤器、能源材料、环保材料 |
2、超细粉体粒度检测的重要性
在的不同应用领域中,对粉体特性的要求是各不相同的,在所有反映粉体特性的指标中,粒度分布是所有应用领域中最受关注的一项指标,因此,客观真实地反映粉体的粒度分布是至关重要的。
(1)在超细粉体加工生产过程中,粉体粒度检测是控制产品生产指标和调整优化生产工艺的主要依据。
(2)对于超细粉体产品,其颗粒尺寸大小和粒度分布直接影响其特性、价格和用途,对于纳米材料,其颗粒大小和形状对材料的性能起着决定性的作用,因此粉体粒度检测必不可少。
(3)在高分子材料方面,如聚乙烯树脂是一种多毛细孔的粉状物质,其性质和性能不仅受分子特征(分子量、分子量分布、链结构)影响,而且与分子形态学特征(如颗粒表面形貌、平均粒度、粒度分布)有密切的关系。树脂的颗粒形态好、平均粒径适中、粒度分布均匀均匀有利于聚合物成型加工,因此,人们往往需要对聚氯乙烯树脂进行粒度检测。
3、关于粉体的基本概念
(1)晶粒:指单晶颗粒,即颗粒内为单相,无晶界。
(2)一次颗粒:指含有低气孔率的一种独立的粒子,颗粒内部可以有界面,如相界、晶界。
(3)团聚体:指由一次颗粒通过表面力或固定桥键作用形成的更大颗粒。团聚体内含有相互连接的气孔网络。团聚体可以分为硬团聚和软团聚两种。团聚体的形成过程使体系能量下降。
(4)二次颗粒:指人为制造的粉料团聚粒子。
超细粉体粒子一般指一次颗粒。其结构可以是晶态、非晶态和准晶态;可以是单晶、多相或多晶结构。只有一次颗粒为单晶时,微粒的粒径才与晶粒尺寸相同。
(5)粒度:粉体颗粒大小。
(6)等效粒径:当一个颗粒的某一物理特性与同质的球形颗粒相同或相近时,就用该球形颗粒的直径来代表这个实际颗粒的直径。那么这个球形颗粒的粒径就是该实际颗粒的等效粒径。
等效粒径具体有如下几种:
①等效体积径:与实际颗粒体积相同的球的直径。一般认为激光法所测的直径为等效体积径。
②等效沉速径:在相同条件下与实际颗粒沉降速度相同的球的直径。沉降法所测的粒径为等效沉速径,又叫Stokes径。
③等效电阻径:在相同条件下与实际颗粒产生相同电阻效果的球形颗粒的直径。库尔特法所测的粒径为等效电阻径。
④等效投进面积径:与实际颗粒投进面积相同的球形颗粒的直径。显向镜法和图像法所测的粒径大多是等效投影面积直径。
(7)粒度分布:用特定的仪器和方法反映出的不同粒径颗粒占粉体总量的百分数。有区间分布和累计分布两种形式。区间分布又称为微分分布或频率分布,它表示一系列粒径区间中颗粒的百分含量。累计分布也叫积分分布,它表示小于或大于某粒径颗粒的百分含量。
4、超细粉体粒度分布表示方法
(1)表格法:用表格的方法将粒径区间分布、累计分布一一列出的方法。
(2)图形法:在直角标系中用直方图和曲线等形式表示粒度分布的方法。
(3)函数法:用数学函数表示粒度分布的方法。