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      硅灰石粉末粒度粒形分析

       更新時間:2024-01-11 點擊量:251
         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領域的應用性能有重要影響,不同的粒度粒形分布會影響硅灰石的物理、化學和力學性能,從而影響其應用效果。例如,在陶瓷工業中,加入不同的硅灰石顆??梢钥刂茻蓽囟扰c時間,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,從而降低生產成本。

        一、測量原理

        澳譜特科技MorphoVIEW MIP380靜態圖像粒度粒形分析儀基于顯微鏡結構,通過電動樣品臺帶動顆粒在平面內移動,使用高分辨率相機逐張進行拍照,在圖像采集過程中顆粒保持靜止,確保獲得高清晰的圖像。通過USB3.0高速數據接口將圖像傳輸至計算機,再通過控制軟件對顆粒圖像進行分析處理,自動生成粒度粒形參數,并以圖表的方式展示測量結果。MIP380能夠對每個顆粒進行準確表征,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,啟動真空泵將分散器內抽成負壓,當薄膜破裂時樣品被帶入分散器腔室并均勻分布到載玻片上。真空泵工作時間以塑料薄膜破裂時長為準,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、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、造紙等各個領域都對其有不同的粒度要求。對該硅灰石樣品連續進行三次測量,分析得到其粒度分布曲線如圖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,長度平均值為22.3μm,由圖可知粒度分布明細符合偏態分布特征。

        圖3.等效圓面積直徑分布曲線

        圖4.長度分布曲線

        3.2粒形測試結果

        硅灰石的粒形對其在塑料、橡膠、油漆等領域的應用性能同樣有著重要影響。一般來說,高長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性能、耐熱性、耐候性和電學性能,同時可以降低這些材料的成本和耗量,賦予其自身所沒有的特殊功能,在工業應用中具有極高的應用價值和巨大的潛在市場。對該硅灰石樣品進行分析得到其粒形分布曲線如圖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。長寬比(Aspect Ratio)平均為0.4,D50為0.41,D90為0.76。說明該硅灰石分散體中針狀顆粒較多,長徑比較大,具有較好的針狀性能,適合用作功能性增強填料等工業用途。

        圖5.不規則度分布曲線

        圖6.長寬比分布曲線

        3.3單顆粒表征

        測量過程中獲取的所有顆粒圖像都會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顆粒的面積、不規則度等25個形態參數,并可以對選定顆粒進行篩選、排序、顯示等操作。篩選樣品中長度為100μm-300μm,寬度為5μm-10μm,不規則度在0.03-0.05之間的顆粒,并按長度進行從小到大排序,圖7顯示了滿足條件的12個硅灰石顆粒,其相關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靜態粒度粒形分析儀能夠對硅灰石顆粒進行快速、準確和自動的測量和分析,并且得到顆粒的不同表征參數和分布曲線。這些信息對于優化硅灰石的制備工藝,提高其在陶瓷、涂料、塑料橡膠等領域的應用性能,以及控制其對應用環境的影響具有重要意義。

        四、參考文獻

        [1]蔣浩東,李樹蔚,丁建等.國內外硅灰石資源現狀及應用研究進展[J].礦產保護與利用,2023,43(01):162-168.

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

        [3]張曉明,高長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.硅灰石在造紙工業中的應用研究[J].華東紙業,2020,50(06):37-40.

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