專欄:技術論文發布時間:2021-07-19作者:
顆?!保╬article)-NIST的定義:
“顆?!保?particle ) - NIST的定義“Any condensed-phase tridimensional discontinuity in a dispersed system may generally be considered a particle…”
在一個分散系統中,獨立的三維個體,通常被認為是一個顆粒。
常見的顆粒:
氣、液分散相中的固體顆粒
——懸濁液、乳膏、氣溶膠、大氣顆粒物……
氣、液介質中的“小滴”
——膠體、乳液、霧滴……
液體中的氣泡
——對顆粒群體的物理化學性質進行的科學評價被稱為顆粒表征。
顆粒表征相關現象
顆粒在微觀上的差異影響宏觀物料的以下特性:
許多物理性質(溶解性、吸附性、堆積和填充性能……)
化學活性(催化活性、包覆效果、親疏水性、藥效/緩釋性能/凝固時間……)
流變行為(流動性、傾倒特性、成膜性……)
漿料乳液穩定性(膠體穩定性、電化學特性……)
在所有顆粒表征的測試中,常用的包括:
粒度分布
表面特性(形貌/表面積/電化學特性等)
流動特性
孔隙/缺陷/結晶度/晶型
成份/純度/均勻性
粉體/漿料中顆粒粒度是許多工業產品的主要質量指標,它可用來預測產品穩定性、藥物活性、涂層特性、分散流動特性、工藝時間、填加產物質量、色澤及口感等等,也是評價研磨過濾分離設備效率和效果等的依據。
粉體/漿料的顆粒粒度在各個環節的實時監控是現代化生產的重要手段,有利于產品標準化、質量控制。
粒徑分布的表征
以顆粒粒徑相關的物理行為/性質為基礎的間接測量:
等效粒徑的概念
不同等效方式決定了測試結果的不同
結合顆粒應用在便捷性和重現性符合要求的前提下,選擇優異的粒徑表征方法以獲取質量代表性的結果。
粒徑分布測量要點:
取樣科學性
分散科學性
測試儀器的準確性
測試儀器的分辨能力
形貌的表征
多樣化測量指標:
多種形態學表征方法(例如:圓度/球形度/凸度,長短軸/延伸率/長徑比,緊湊度,紋理,孔隙,……)
分散/團聚程度的直接觀察
圖像表征測量要點:
多種等效/算法的測量(例如:粒徑有面積等效、周長等效,外切平行等效……圓度算法有多種)
制樣科學性(易發生代表性顆粒分布不均)
通常測試樣本量較小,代表性差
景深對測試的影響
表面積和孔隙的表征
比表面積:
單位質量顆粒的總表面積
一般來說,顆粒越小,比表面積越大
多孔隙的樣品會極大提高顆粒比表面積(可能會破壞晶格完整性)
顆粒的表面效應:
反應活性(例如催化性能)
界面特性(例如包覆特性)
流動特性
晶型與硬度的表征
晶型表征:
一般以XRD、NIR、TEM表征
材料晶型和形貌的影響因素類似
液相法:溶劑介質、表面活性劑、溫度、pH等
固相法:合成/煅燒溫度、摻雜、助熔劑/燃燒劑等
研磨方式對顆粒表面的晶型影響不一
晶型的粉體效應:
顆粒耐熱性能、硬度、真密度等
光學特性(例如:折射率、激發/發光波長……)
流動性、填充性及其他表征
流動性、填充性等(與顆粒級配及表面相關)表征參數較多:
休止角、壓縮度、平板角、均齊度、凝集度等
松裝密度,振實密度
溶解性、親疏水性及表面電化學性質:
潤濕性、吸油值,黏度
分散性、穩定性、Zeta電位
雜質(純度)、成份含量(混料配比)……
材料顆粒表征多參數關聯
多種粉體表征特性之間相互關聯。
根據材料特性和應用需求進行顆粒的設計:
粒度表征技術概覽: