激光粒度儀在涂料測試中的應用

　　前言

　　在涂料制造技術中，使用的顏料、填料的粒度及粒度分布是一項非常重要的指標，它對涂料產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行粒度分析，并可以快速地給出測試結果，為涂料研制人員帶來了方便。激光粒度儀是一種部件精密、結構復雜的儀器，在使用時，需要對條件參數(shù)進行準確的設置，以便得到有效的測試結果。干分散法以壓縮空氣為分散劑對樣品進行分散，適合于粉末狀樣品的測試;濕分散法以溶劑為分散劑，用超聲波進行分散，再通過激光束照射產生散射信號，既可以對干粉進行測試，也可以對乳濁液和懸浮液進行測試。兩種測試方法需要根據(jù)樣品情況進行選擇[1]。

　　1. 試驗儀器

　　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。當光束投射到儀器的分散系統(tǒng)時，可以發(fā)生光的吸收、反射、散射、衍射。當入射光的頻率與分子的固有頻率相同時，發(fā)生光的吸收;當入射光的波長小于分散粒子的尺寸時，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，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，顆粒會產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，對于10μm，0.1～10μm的顆粒，衍射角的大小與顆粒的大小有關，衍射光的強度與顆粒的數(shù)量有關，由此可以確定顆粒的尺寸及數(shù)量。對于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，同時也考慮光的散射和折射，根據(jù)顆粒的綜合折射系數(shù)，進行計算，從而求出顆粒的大小及尺寸[2]。

　　3. 粒度分析有關的幾個重要表征參數(shù)

　　X50：累計分布百分數(shù)達到50%時所對應的粒徑值，它是反映粉體粒度特性的一個重要指標之一。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%。兩個特征結合起來，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重不對稱時，也會顯著不一致。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：圖中左邊坐標為累積分布坐標，右邊坐標為強度分布坐標。所有曲線圖坐標相同。

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