激光粒度儀在涂料測試中的應(yīng)用

　　前言

　　在涂料制造技術(shù)中，使用的顏料、填料的粒度及粒度分布是一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)，它對(duì)涂料產(chǎn)品的性能有著非常重要的影響。大型儀器激光粒度儀可以有效地進(jìn)行粒度分析，并可以快速地給出測試結(jié)果，為涂料研制人員帶來了方便。激光粒度儀是一種部件精密、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的儀器，在使用時(shí)，需要對(duì)條件參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的設(shè)置，以便得到有效的測試結(jié)果。干分散法以壓縮空氣為分散劑對(duì)樣品進(jìn)行分散，適合于粉末狀樣品的測試;濕分散法以溶劑為分散劑，用超聲波進(jìn)行分散，再通過激光束照射產(chǎn)生散射信號(hào)，既可以對(duì)干粉進(jìn)行測試，也可以對(duì)乳濁液和懸浮液進(jìn)行測試。兩種測試方法需要根據(jù)樣品情況進(jìn)行選擇[1]。

　　1. 試驗(yàn)儀器

　　德國新帕泰克(Sympatec)公司制造HELOS/OASIS干濕二合一激光粒度分析儀，測試范圍為0.1～875μm，安裝3個(gè)鏡頭分別為：R1(0.1～35μm);R3(0.5～175μm);R5(0.5～875μm)。

　　2. 測試原理

　　激光粒度分析儀的工作原理是基于光的散射理論與衍射理論。當(dāng)光束投射到儀器的分散系統(tǒng)時(shí)，可以發(fā)生光的吸收、反射、散射、衍射。當(dāng)入射光的頻率與分子的固有頻率相同時(shí)，發(fā)生光的吸收;當(dāng)入射光的波長小于分散粒子的尺寸時(shí)，則發(fā)生光的反射、衍射等;若入射光的波長大于分散相粒子的尺寸時(shí)，發(fā)生光的散射。一般0.1μm以下的顆粒，衍射現(xiàn)象消失，主要發(fā)生散射現(xiàn)象;0.1～10μm的顆粒，也是以衍射光為主，顆粒會(huì)產(chǎn)生部分的折射和散射光;大于10μm的顆粒，散射和折射都消失，以衍射為主。根據(jù)夫瑯和夫衍射理論，對(duì)于10μm，0.1～10μm的顆粒，衍射角的大小與顆粒的大小有關(guān)，衍射光的強(qiáng)度與顆粒的數(shù)量有關(guān)，由此可以確定顆粒的尺寸及數(shù)量。對(duì)于0.1μm以下0.1～10μm的顆粒，根據(jù)米氏散射理論，既考慮光的衍射，同時(shí)也考慮光的散射和折射，根據(jù)顆粒的綜合折射系數(shù)，進(jìn)行計(jì)算，從而求出顆粒的大小及尺寸[2]。

　　3. 粒度分析有關(guān)的幾個(gè)重要表征參數(shù)

　　X50：累計(jì)分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑值，它是反映粉體粒度特性的一個(gè)重要指標(biāo)之一。X50又稱中位徑或中值粒徑。(X10，X90)：表示小于X10的顆粒占顆粒總數(shù)的10%，大于X90的顆粒占總體積的10%。兩個(gè)特征結(jié)合起來，表示樣品粒度分布的范圍。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(yán)重不對(duì)稱時(shí)，也會(huì)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]。

　　注：圖中左邊坐標(biāo)為累積分布坐標(biāo)，右邊坐標(biāo)為強(qiáng)度分布坐標(biāo)。所有曲線圖坐標(biāo)相同。

圖1 Zn粉干分散法R1鏡頭測試圖

圖2 Zn粉干分散法R3鏡頭測試圖

圖3 Zn粉干分散法R5鏡頭測試圖