針對(duì)目前許多金剛石微粉的測(cè)量方法,待測(cè)試樣品,亞微米/微米級(jí)別的金剛石顆粒都需要充分的分散,才能達(dá)到準(zhǔn)確穩(wěn)定的測(cè)量數(shù)據(jù)。 金剛石微粉涉及到多種光學(xué)顆粒測(cè)量方法,怎樣確保顆粒能均勻分散在分散介質(zhì)中,使粒子不發(fā)生團(tuán)聚,且不與分散介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),是準(zhǔn)確測(cè)量顆粒粒度重要前提。因此,對(duì)于特殊的顆粒測(cè)量對(duì)象,選擇適宜的分散介質(zhì),分散劑和分散方法才能保證測(cè)量對(duì)象充分分散是最終能否得到可信賴結(jié)果的關(guān)鍵。也是粒度表征的難點(diǎn)。
隨著顆粒測(cè)量技術(shù)的發(fā)展,粒徑測(cè)量對(duì)象也呈現(xiàn)多樣化,屬性千差萬別。另一方面測(cè)量對(duì)象顆粒越來越細(xì)小的方向發(fā)展,如納米級(jí)金剛石顆粒,由于具有極大的比表面積和較高的表面能,在測(cè)量過程中極易發(fā)生顆粒團(tuán)聚的現(xiàn)象,形成二次團(tuán)聚,從而直接影響到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性,重復(fù)性和重現(xiàn)性,加大了顆粒測(cè)量的難度和對(duì)數(shù)據(jù)的信任程度。
50nm馬爾文粒徑報(bào)告分布圖
(CPS粒徑報(bào)告分布圖)
顆粒分散方法
顆粒分散是微粉顆粒分散在特殊的分散介質(zhì)中分離分散。并形成均勻分布,保持一定的時(shí)間相對(duì)穩(wěn)定分散過程。目前關(guān)于顆粒分散技術(shù)已經(jīng)為一門新興的專門學(xué)科。在很多領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。
分散過程一般分為三個(gè)階段:
1.液體分散介質(zhì)潤濕固體微粉顆粒
2. 通過外界作用力使較大的團(tuán)聚體分散為較小的顆粒
3. 穩(wěn)定分散顆粒,保證粉體顆粒在液態(tài)中保持至少在進(jìn)行測(cè)量過程的時(shí)間均勻分散,防止已經(jīng)分散的顆粒重新團(tuán)聚。
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(50nm金剛石在倒入燒杯內(nèi)瞬間的分散動(dòng)態(tài)視頻)
分散方法
一般可分為物理分散和化學(xué)分散兩種方法。
常見的物理分散方法有:機(jī)械攪拌,震動(dòng),超聲分散?;瘜W(xué)分散是通過添加分散試劑,利用表面化學(xué)的方法來實(shí)現(xiàn)式樣分散的方法。
分散劑是一種能使液體表面張力降低,而使得微粉顆粒表面得到良好潤濕的物質(zhì)。分散劑對(duì)微細(xì)顆粒的分散作用是利用它顆粒表面上的吸附作用來增強(qiáng)顆粒間的排斥作用能。增強(qiáng)排斥作用主要通過以下幾種方式來實(shí)現(xiàn)。
1. 增大顆粒表面的電位絕對(duì)值,提高顆粒間的靜電排斥作用。
2. 通過分散劑在顆粒表面形成吸附層,產(chǎn)生并強(qiáng)化位阻效應(yīng),使得顆粒間產(chǎn)生強(qiáng)排斥力。
3. 調(diào)控顆粒表面極性,增強(qiáng)分散介質(zhì)對(duì)它的潤濕性,在滿足潤濕的同時(shí)增強(qiáng)表面結(jié)構(gòu)程度。使得排斥力大大增強(qiáng)。(加數(shù)據(jù)圖表。納米料分散前后的對(duì)比數(shù)據(jù),1.不加超聲只滴入分散劑 2.加超聲不滴入分散劑 3.同時(shí)進(jìn)行物理分散和化學(xué)分散)
分散試劑分類
一般分為三類:
無機(jī)電解質(zhì),表面活性劑,高分子分散劑等。分散劑的選擇很關(guān)鍵,因顆粒的大小,顆粒表面的性質(zhì)不同,分散劑也會(huì)不同。
需要注意的是,在使用分散介質(zhì)時(shí),用量和濃度不宜過多,需要多次實(shí)驗(yàn)從而找到最佳量。另外光學(xué)測(cè)量中,分散介質(zhì)也是選擇時(shí)需要參考的重要指標(biāo)。分散介質(zhì)用量要確保不被破壞的光學(xué)特性。否則會(huì)影響測(cè)量的重復(fù)性和重現(xiàn)性。
實(shí)際應(yīng)用過程中,應(yīng)該考慮將物理分散和化學(xué)分散相結(jié)合的方法,一方快速解除團(tuán)聚,一方保持分散穩(wěn)定性,從而達(dá)到理想的分散效果。