粒度与粒形分析技术概述.pdf

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1、颗粒表征技术及应用Brian粒度测量技术基本概念有关粒径的问题：60›给你一个火柴盒子和一把尺子，40请你告诉我火柴盒子的大小安全火柴15›你的答案是?基本概念你可能回答“60x40x15mm”答案是正确的但如果请你用一个数字来描述火柴盒的大小你的答案是？不可能用一个数字来表达三维物体的大小！实际的颗粒大多是不规则的它们的粒径是?V=体积W=重量S=表面积A=投影面积R=沉降速度等效圆球模型..只有一种形状的颗粒能用一个数字来表达其大小-圆球原理等效圆球–体积/重量原理等效圆球–投影面积原理最小长度的等效圆球重量等效圆球最大长度的等效圆

2、球体积等效圆球沉降速率的等效圆球表面积等效圆球通过同径筛孔的等效圆球原理›对于不规则的颗粒而言，取决于哪一个特征参数用于等效计算，从而关于粒径的答案也可能完全不同›不同的测量技术使用不同的特征参数用于计算粒径，所以粒径的结果也不同原理›假设有三个球形颗粒的粒径分别是1，2和3›用不同的方法测量得到的平均粒径分别是多少呢？原理显微镜/电镜›通常用带有标尺的格子线来测量颗粒直径，然123XD[1,0]2.00nl后把它们加在一起再除3以总的数量而得到数量-长度平均D[1,0]图像分析›通常测量每个粒子的面149积，加起来再除以

3、颗粒XD[2,0]2.16ns的数量而得到3数量-面积平均或D[2,0]原理电阻法/光阻法计数›测量颗粒体积并计数然后1827XD[3,0]32.29得到nv3数量-体积平均粒径D[3,0]激光衍射›可得到与体积成比例的分布，并可得到11681XD[4,3]2.72vm体积平均粒径D[4,3]–无1827需颗粒的数量体积与数量如果将5um与50um球形颗粒按数量１：１比例混合…体积分布数量分布4=pr33111000Relative%inclassRelative%inclass15105010051050

4、100Diameter(mm)Diameter(mm)原理每种技术可以测出不同的平均粒径--因为直接测量的原始特征参数不同一个实际的例子-钛酸钡陶瓷›电镜下的粒径大约70nm激光衍射法测得的粒径-0.55mm?ParticleSizeDistribution876543Volume(%)2100.010.111010010003000ParticleSize(祄)PHBADispinIPAw/10minbath1minprobe,15Oct199910:40:20转换成数量结果-0.076mm!ParticleSizeDistribut

5、ion121086Number(%)4200.010.111010010003000ParticleSize(祄)Record5-Number,15Oct199910:40:20数量与体积的分布曲线ParticleSizeDistribution12108642MixedResultType(%)00.010.111010010003000ParticleSize(祄)Record5-Number,15Oct199910:40:20PHBADispinIPAw/10minbath1minprobe,15Oct199910:40:20数量

6、分布和体积分布？•数量分布对于颗粒数量以及小颗粒更加敏感！比如太空中垃圾的分布&特殊涂料中小颗粒填料分布550Diameter(mm)•体积分布则对颗粒体积以及大颗粒敏感！比如淘金者，或者医用胶乳手套中的颗粒成分550Diameter(mm)几种粒度测量方法及其范围原子力/扫描隧道显微镜等筛分电镜图像分析/显微镜沉降圆盘离心电阻/光阻计数动态光散射激光衍射超声频谱0.1110100110100100010000纳米微米筛分›比较老的而又廉价的技术，主要用于几十微米以上的大颗粒测量›可用于材料分离和分级›第二大的尺寸被测量筛分–一个经典的

7、问题：“我在筛分我的样品时，100%的颗粒都通过了110um的网孔，但激光衍射法的结果却显示出有大于110um的颗粒存在”或,干脆说:“你的结果不对!”的确如此吗?筛分筛分法:粒径=110um激光衍射法:体积等效圆球粒径≈124um筛分...筛分法:粒径=110um激光衍射法:体积等效圆球粒径≈156um筛分--经典的问题：实际样品颗粒更多有着不规则的形状，体积或重量等效圆球的直径一般总是大于筛孔等效圆球的直径筛分以不可预知的方式混合了颗粒的形状和尺寸-激光衍射法只测量颗粒的体积沉降法－用于涂料和陶瓷行业的传统方法---基于STOKES

8、公式2ust=粒子自由沉降速度sfgds=颗粒的密度ustf=介质的密度18=介质的粘度g=重力加速度d=有效粒子直径粒径(um)颗粒类型沉降1m所需时间10,000沙砾0.9sec10