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“善变”的粒度测试数据:横看成岭侧成峰
2019年07月18日 发布 分类:粉体加工技术 点击量:215
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在粉体材料领域,对于颗粒大小的描述绝非是一件易事,有人告诉你他的粉体是10微米的,你首先想到的是什么?是单分散的10微米的球形颗粒吗?显然在工业应用领域几乎是不可能的。那指的是D50=10微米,还是D90=10微米呢?还是最大边际颗粒(虽然没有办法实际测试)是10微米呢?其实,还忽视了重要的前提,10微米是怎么测试得来的呢?筛分法?激光散射法还是图像法?限定条件不同,这个10微米的表达的含义就会相差甚远。

粒度测试“横看成岭侧成峰”的源头一:等效粒径

粉体工业领域,几乎是不存在理想的球形颗粒的,那么想要表达颗粒的粒径,就需要用到等效粒径的手段。先拿棱长为10的正方体颗粒来看,如果按照筛分的方法来描述会得到17.3,如果用投影的方法来描述是11.28微米,这样的结果差别就会很大。

粒度测试“横看成岭侧成峰”的源头二:等效平均粒径

近日,国内粒度仪厂家丹东百特的工程师发文对图像法与激光衍射法测定粒径结果差异分析对比。为了方便,作者选取了3个理想的球形颗粒。

假定有3个直径分别为1、2、3的球体颗粒,不同测量原理的仪器将会采用不同的方法来计算平均粒径。

电镜下的球形硅微粉

电镜法:通常用带有标尺的格子线来测量颗粒直径,然后把它们加在一起再除以总的数量而得到数量-长度平均D[1,0]:

丹东百特BT-2900LD图像法仪器拍摄的颗粒

 图像法:通常测量每个颗粒的面积,加起来再除以颗粒的数量而得到数量-面积平均D[2,0]:

激光衍射法:通过测量颗粒群的散射光强分布,可得到颗粒的体积平均粒径 D[4,3]:

可见就等效平均粒径而言,无论选择哪种方式,都只是从一个角度的表达了粉体的等效粒径的状态。具体如何选择哪种测试方式,需要与自己的产品的应用性能相结合,因为只有使用性能良好的产品,才是有市场竞争力的。

粒度测试“横看成岭侧成峰”的源头三:二次粒径问题

除了上述的等效粒径问题,粒度测试的烦恼还有二次粒径的问题。当颗粒非常小的时候,由于颗粒表面能较大,颗粒之间容易由于弱的相互作用力结合在一起,导致团聚,形成更大二次颗粒。通常我们把单个的细小颗粒的粒径叫作一次粒径,也叫原始粒径,而把发生团聚后形成的二次颗粒的粒径叫做二次粒径。

纳米碳酸钙电镜图片,居然是用了20微米的标尺

纳米碳酸钙从业者经常会遇到一个问题,生产的纳米碳酸钙无论如何在激光粒度仪的结果都是微米级的,甚至可以接近10个微米。在电镜下观察就会发现,这些碳酸钙纳米颗粒是团聚在一起的,虽然激光粒度仪在测试过程中有使用分散剂,再加上超声波分散,依然难以彻底打开团聚,所以我们只能测试到二次粒径,对于原始粒径只能从高清电镜图片中去辨别。

总之,粒度测试的目的是产品质量的控制和上下游数据的传递。因此,遵守行规非常重要。选择行业内通用方式,就会有效地减少误解。简单点讲,虽然粒度测试是“横看成岭侧成峰”,看“岭”不要和看“峰”的较劲。不然,当你看到在磨料行业,等效平均粒径D3总是比D94大的时候,你也一样会迷茫。据了解,好像只有这个行业采用了,粒径分布是从大到小的顺序累计的。

粉体圈 作者:敬之


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