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    硅灰石粉末粒度粒形分析

     更新時(shí)間:2024-01-11 點(diǎn)擊量:595
       硅灰石(Wollastonite)是一種含有鈣、鎂和硅的雙鏈硅酸鹽礦物,晶體形態(tài)呈針狀、纖維狀或片狀,集合體呈放射狀或纖維狀塊體,呈現半透明到透明的玻璃光澤。硅灰石顆粒的粒度和粒形分布對其在各個(gè)領(lǐng)域的應用性能有重要影響,不同的粒度粒形分布會(huì )影響硅灰石的物理、化學(xué)和力學(xué)性能,從而影響其應用效果。例如,在陶瓷工業(yè)中,加入不同的硅灰石顆??梢钥刂茻蓽囟扰c時(shí)間,改變陶瓷的機械性能和釉面光澤。在涂料、塑料和橡膠工業(yè)中,硅灰石顆??梢宰鳛樘畛鋭┖脱a強劑,提高涂層的耐候性和耐磨性,增強塑料和橡膠的抗拉強度和沖擊強度。在造紙工業(yè)中,不同的硅灰石顆??梢愿淖兗垙埖陌锥?、不透明度、平滑度和印刷適應性,從而降低生產(chǎn)成本。

      一、測量原理

      澳譜特科技MorphoVIEW MIP380靜態(tài)圖像粒度粒形分析儀基于顯微鏡結構,通過(guò)電動(dòng)樣品臺帶動(dòng)顆粒在平面內移動(dòng),使用高分辨率相機逐張進(jìn)行拍照,在圖像采集過(guò)程中顆粒保持靜止,確保獲得高清晰的圖像。通過(guò)USB3.0高速數據接口將圖像傳輸至計算機,再通過(guò)控制軟件對顆粒圖像進(jìn)行分析處理,自動(dòng)生成粒度粒形參數,并以圖表的方式展示測量結果。MIP380能夠對每個(gè)顆粒進(jìn)行準確表征,并且可以獲得顆粒分散體的粒度粒形分布特征。

      圖1 MorphoVIEW MIP380靜態(tài)圖像粒度粒形分析儀

      二、樣品制備及測試條件

      測量之前,需要使用負壓分散器將樣品分散在顯微鏡載玻片上。將載玻片放置分散器下方,取5mg硅灰石樣品置于分散器塑料薄膜上,啟動(dòng)真空泵將分散器內抽成負壓,當薄膜破裂時(shí)樣品被帶入分散器腔室并均勻分布到載玻片上。真空泵工作時(shí)間以塑料薄膜破裂時(shí)長(cháng)為準,分散后靜置30s再拿起分散器。調整顯微鏡放大倍數,相機曝光時(shí)間、光源強度、焦距等參數,獲得清晰的硅灰石顆粒圖像如圖2所示。由圖可知,該樣品為針狀硅灰石。

      圖2.硅灰石顆粒圖像(透射光,10倍物鏡)

      三、測量結果和結論

      3.1粒度測試結果

      硅灰石的粒度分布主要取決于原礦的晶體形態(tài)、破碎和研磨的工藝條件、分級和篩選的方法等因素。其粒度分布一般呈偏態(tài)分布,即大部分顆粒集中在較小的范圍內,而少數顆粒分布在較大的范圍內,在陶瓷、冶金、造紙等各個(gè)領(lǐng)域都對其有不同的粒度要求。對該硅灰石樣品連續進(jìn)行三次測量,分析得到其粒度分布曲線(xiàn)如圖3、圖4所示。由測量結果可知該樣品粒度呈單峰分布,其等效圓面積直徑平均值為10.3μm,長(cháng)度平均值為22.3μm,由圖可知粒度分布明細符合偏態(tài)分布特征。

      圖3.等效圓面積直徑分布曲線(xiàn)

      圖4.長(cháng)度分布曲線(xiàn)

      3.2粒形測試結果

      硅灰石的粒形對其在塑料、橡膠、油漆等領(lǐng)域的應用性能同樣有著(zhù)重要影響。一般來(lái)說(shuō),高長(cháng)徑比的針狀硅灰石顆粒具有較強的補強作用,可以提高塑料等材料的力學(xué)性能、耐熱性、耐候性和電學(xué)性能,同時(shí)可以降低這些材料的成本和耗量,賦予其自身所沒(méi)有的特殊功能,在工業(yè)應用中具有極高的應用價(jià)值和巨大的潛在市場(chǎng)。對該硅灰石樣品進(jìn)行分析得到其粒形分布曲線(xiàn)如圖5、圖6所示。由測量結果可知,硅灰石顆粒的不規則度(Irregularity)平均為0.3,D50為0.32,D90為0.61。長(cháng)寬比(Aspect Ratio)平均為0.4,D50為0.41,D90為0.76。說(shuō)明該硅灰石分散體中針狀顆粒較多,長(cháng)徑比較大,具有較好的針狀性能,適合用作功能性增強填料等工業(yè)用途。

      圖5.不規則度分布曲線(xiàn)

      圖6.長(cháng)寬比分布曲線(xiàn)

      3.3單顆粒表征

      測量過(guò)程中獲取的所有顆粒圖像都會(huì )保存到指定空間并可用于后續評估,MorphoVIEW軟件提供了表征每個(gè)顆粒的面積、不規則度等25個(gè)形態(tài)參數,并可以對選定顆粒進(jìn)行篩選、排序、顯示等操作。篩選樣品中長(cháng)度為100μm-300μm,寬度為5μm-10μm,不規則度在0.03-0.05之間的顆粒,并按長(cháng)度進(jìn)行從小到大排序,圖7顯示了滿(mǎn)足條件的12個(gè)硅灰石顆粒,其相關(guān)的尺寸信息和形狀數據顯示在顆粒圖像下方。

      圖7.硅灰石顆粒圖像及其對應數據

      硅灰石樣品的測量結果表明:MorphoVIEW MIP380靜態(tài)粒度粒形分析儀能夠對硅灰石顆粒進(jìn)行快速、準確和自動(dòng)的測量和分析,并且得到顆粒的不同表征參數和分布曲線(xiàn)。這些信息對于優(yōu)化硅灰石的制備工藝,提高其在陶瓷、涂料、塑料橡膠等領(lǐng)域的應用性能,以及控制其對應用環(huán)境的影響具有重要意義。

      四、參考文獻

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      [2]徐昊.硅灰石粉體表面改性及其機理研究[D].沈陽(yáng)理工大學(xué),2021.

      [3]張曉明,高長(cháng)徑比超細硅灰石纖維.江西省,江西廣源化工有限責任公司,2021-01-09.

      [4]沈晶晶,薛飛,牛保峰.硅灰石在造紙工業(yè)中的應用研究[J].華東紙業(yè),2020,50(06):37-40.

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