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激光粒度儀在粉末顏料中的應(yīng)用

來源:上海久濱儀器有限公司   2023年05月31日 15:06  

一、粉末顏料介紹:

  粉末顏料是用于印刷的重要材料,它通過印刷或噴繪將圖案、文字表現(xiàn)在承印物上。粉末顏料中包括主要成分和輔助成分,一般由連結(jié)料(樹脂)、顏料、助劑和溶劑等組成。影響油墨性能的因素很多,比如樹脂的種類和分子量,顏料的色度和粒度大小及分布等。在眾多影響因素中,顏料的粒度和分布無疑是最重要的參數(shù)之一,其不但直接影響到油墨的終端性能比如色澤、均一性、力學(xué)強(qiáng)度等,而且對(duì)于油墨的加工過程也有較大的影響,比如影響油墨的粘度和流變特性等。相比較常規(guī)的涂料,油墨中顏料顆粒的粒度一般都非常小,幾乎都在亞微米甚至納米區(qū)域,同時(shí)越小的顆粒因?yàn)檩^大的比表面積又極易產(chǎn)生團(tuán)聚,因此也就使得油墨的粒度檢測(cè)面臨比較大的挑戰(zhàn)。


  顏料就是能使物體染上顏色的物質(zhì)。顏料有可溶性的和不可溶性的,有無機(jī)的和有機(jī)的區(qū)別。無機(jī)顏料一般是礦物性物質(zhì),人類很早就知道使用無機(jī)顏料,利用有色的土和礦石,在巖壁上作畫和涂抹身體。有機(jī)顏料一般取自植物和海洋動(dòng)物,如茜藍(lán)、藤黃和古羅馬從貝類中提煉的紫色。

二、顏料檢測(cè)粒度的意義:

  有機(jī)顏料是不溶于水、難溶于各種應(yīng)用介質(zhì)中的著色劑,其應(yīng)用狀態(tài)可以是干粉,也可以是濕濾餅或色母粒等顏料制備劑的形式。其中大多是以干粉狀態(tài)進(jìn)行著色的。其結(jié)晶狀態(tài)、顆粒度及顆粒表面性質(zhì)不同在應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)很大差異,主要表現(xiàn)在色相、分散性、著色力、透明度、流動(dòng)性等的差異。

  近年來隨著新應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,對(duì)有機(jī)顏料的粒徑提出越來越高的要求。尤其是數(shù)字打印技術(shù)的問世,噴墨技術(shù)的迅速發(fā)展,已由紙張噴墨印刷發(fā)展到織物的噴墨印花。在CIJ印花機(jī)上,噴嘴直徑只有50m,大印墨粒徑要不大于1m。要滿足設(shè)備要求,則有機(jī)顏料的粒徑要求要低于0.3m,而通常有機(jī)顏料的 粒徑在0.03m到2.0m之間 。在 各項(xiàng)性能的同時(shí),控制顏料的粒徑達(dá)到應(yīng)用要求。

  顏料的粒度大小還對(duì)其色強(qiáng)度和亮度等有著重要的影響。有機(jī)顏料的顏色和性能主要決定于它的化學(xué)結(jié)構(gòu),其次還決定于其他晶格型式。 通過電子顯微鏡觀察可知,顏料粉末的顆粒形態(tài)是由初級(jí)顆粒、凝聚體和聚合體組成。初級(jí)顆粒是以單一晶體或微晶體的組合晶體存在,是合成時(shí)初生成的顆粒,初級(jí)顆粒可以互相組成不可滲透的、有規(guī)則的面面。當(dāng)亞微米范圍內(nèi)的顏料顆粒分散在特定介質(zhì)時(shí),其著色強(qiáng)度隨著粒度降低而增高。這一結(jié)論已為理論和實(shí)踐所證實(shí)。顆粒大小與著色強(qiáng)度可用mie理論進(jìn)行計(jì)算,它是建立在光學(xué)參數(shù),折射率(n)和吸收系數(shù)(K)的測(cè)定上,不同顏料具有不同的n和k值,按Mie理論所得顏料直徑與著色的關(guān)系。顏料著色強(qiáng)度對(duì)顆粒大小極大依賴關(guān)系的本質(zhì)是顆粒大小直接影響了顏料的光學(xué)性質(zhì),粒子大小不同,對(duì)光的吸收和反射不同,故著色強(qiáng)度隨著顆粒粒徑的增加而減少。

  當(dāng)然,顏料粒徑大小除影響著色強(qiáng)度外,對(duì)其他性能(如吸、這概率、透明度等)也有極大的影響;而顏料的著色強(qiáng)度除決定于粒徑粒徑大小外,尚決定于晶型、晶體外形等。應(yīng)注意其間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系。

  有機(jī)顏料的粒徑大小是影響其透明性的重要因素,欲使應(yīng)用介質(zhì)呈現(xiàn)非透明性,除了要求分散介質(zhì)與顏料粒子之間的折射指數(shù)有明顯差之外,還與顏料粒子對(duì)光線的散射作用有關(guān)。當(dāng)顏料粒徑大小為光線波長(zhǎng)的一半,即顏料顆粒直徑為0.2~0.5μm(即200~500mm)時(shí),對(duì)光的散射能力強(qiáng),可導(dǎo)致遮蓋力高的非透明性;而當(dāng)顏料分散體的平均粒徑小于此數(shù)值時(shí),如粒徑為0.015~0.025μm則呈透明性,顏料的著色力也高。

  耐氣候牢度是顏料耐久性的只要性能之一,也是有機(jī)顏料具備的基本應(yīng)用性能。顏料在光照之下褪色過程中屬于氣固非均相反應(yīng),其反應(yīng)速度主要與化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān),但也與顏料粒子大小,即與其比表面積有關(guān),通常微細(xì)粒子比表面積大,其耐候性較差。此外,作為涂料及塑料著色的顏料尚應(yīng)具有的耐溶劑性及耐遷移性能,該性能與顏料分子結(jié)構(gòu),取代基類型及粒子表面極性有關(guān),同時(shí)顏料粒徑大小也將影響其耐溶劑性能。

  顏料的顆粒狀態(tài)粒徑大小不僅影響到著色強(qiáng)度、透明度、色光、耐氣候牢度、耐溶劑性能,而且也對(duì)著色涂層膜的光澤度有一定的影響,當(dāng)然也與應(yīng)用介質(zhì)的成膜光澤度有重要的關(guān)系。當(dāng)顏料粒子呈球狀,且粒徑在0.01~1μm范圍,將可形成更為光滑的表面涂膜,并且和顏料粒子的形狀有關(guān),尤其是針狀或棒狀的粒子的長(zhǎng)/寬比值大小起著重要的作用。

三、粉末顏料激光粒度分析儀介紹

  我們久濱儀器研制的JB6100-B粉末顏料激光粒度分析儀。

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3.1、粉末顏料激光粒度分析儀——測(cè)試原理:

  激光粒度儀是根據(jù)光的散射現(xiàn)象來測(cè)量顆粒大小的,即顆粒尺寸越小,散射角越大;顆粒尺寸越大,散射角越小。光是一種電磁波,散射現(xiàn)象的物理本質(zhì)是電磁波和物質(zhì)的相互作用的結(jié)果。在球形、勻質(zhì)、各向同性的假定下,散射現(xiàn)象可用嚴(yán)格的電磁波理論,即Mie散射理論描述。Mie理論是描述散射光場(chǎng)的嚴(yán)格理論,適用于經(jīng)典物理意義上任意大小的顆粒。

3.2、粉末顏料激光粒度分析儀——應(yīng)用領(lǐng)域:

1、各種非金屬粉:如重鈣、輕鈣、滑石粉、高嶺土、石墨、硅灰石、水鎂石、重晶石、云母粉、膨潤(rùn)土、硅藻土、黏土、二氧化硅、石榴石、硅酸鋯、氧化鎂、氧化鋅等。

2、其它粉體:河流泥沙、鋰電池材料、催化劑、熒光粉、水泥、磨料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、食品、涂料、染料、陶瓷原料、化工材料、納米材料、造紙?zhí)盍贤苛稀⒏鞣N乳液等。

3.3、粉末顏料激光粒度分析儀——性能特點(diǎn):

  激光粒度儀自70年代問世以來,能迅速地成為世界流行的粒度測(cè)量?jī)x器,是跟它 tè有的性能分不開的。

1、測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍大:動(dòng)態(tài)范圍是指儀器能同時(shí)測(cè)量的小顆粒與大顆粒之比。動(dòng)態(tài)范圍越大,使用越方便。

2、測(cè)量速度快:從完成分散后進(jìn)樣開始,到輸出測(cè)試報(bào)告只需大約一分鐘,是現(xiàn)有的各種粒度儀器中快的儀器之一。

3、重復(fù)性好:由于樣品取樣量相對(duì)于其他儀器要多得多,對(duì)同一次取樣又進(jìn)行超過100次的光電采樣,因而測(cè)量的重復(fù)精度很高,平均粒徑的典型精度可達(dá)1%以內(nèi)。

4、操作方便:相對(duì)于現(xiàn)有的各種顆粒儀器而言,它具有不受環(huán)境溫度影響(相對(duì)沉降儀),沒有堵孔問題(相對(duì)庫(kù)爾特)等優(yōu)點(diǎn)。寬闊的動(dòng)態(tài)范圍使用戶不必為量程的選擇而傷腦筋。

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