Horiba纳米粒度分析技术探讨

激光粒度分析仪技术探讨激光粒度分析仪技术探讨激光粒度仪测试方法激光粒度仪测试方法1湿式湿式（WET）法法粒度分析仪中最基本、最常用的方法。粒度分析仪中最基本、最常用的方法。将测试样品分散于某一种介质中，通过添加表面活性剂或超声分将测试样品分散于某一种介质中，通过添加表面活性剂或超声分 散，消除样品颗粒间的软团聚，从而进行测试。散，消除样品颗粒间的软团聚，从而进行测试。优点：分散效果好、测量准确性和重复性好、可以测量纳米材料、优点：分散效果好、测量准确性和重复性好、可以测量纳米材料、测试结果具有实际意义。测试结果具有实际意义。缺点：有些样品难以选择合适的分散剂或分散方法。缺点：有些样品难以选择合适的分散剂或分散方法。Horiba另提供专用于磁性材料测试的凝胶池配件另提供专用于磁性材料测试的凝胶池配件Horiba上海分析中心竭诚与广大用户探讨分散技术上海分析中心竭诚与广大用户探讨分散技术激光粒度仪测试方法激光粒度仪测试方法2干式干式（DRY）法法Horiba LA-300专为湿法检测设计，专为湿法检测设计，LA-920则有干、湿法互换选配件，一般则有干、湿法互换选配件，一般建议用户购买湿法配置的粒度仪（建议用户购买湿法配置的粒度仪（Horiba粒度仪标准配置）即可，因为目前粒度仪标准配置）即可，因为目前还没有证明有一种材料只能用干法测量，而不能用湿法测量的。还没有证明有一种材料只能用干法测量，而不能用湿法测量的。将粉末样品通过压缩空气喷入检测池进行测量。将粉末样品通过压缩空气喷入检测池进行测量。优点：没必要选择分散介质和分散剂。优点：没必要选择分散介质和分散剂。缺点：一次性测量，其准确性和重复性较差，样品分散效果不佳、缺点：一次性测量，其准确性和重复性较差，样品分散效果不佳、不能测量纳米材料，价格高、数据实际应用价值不高。不能测量纳米材料，价格高、数据实际应用价值不高。激光粒度仪测试方法激光粒度仪测试方法3稀释带来的问题研究纳米材料稀释带来的问题研究纳米材料Horiba LB系列纳米粒度仪是全球首个可以测量高浓度样品的仪器，其最新的系列纳米粒度仪是全球首个可以测量高浓度样品的仪器，其最新的LB-550不但可以测量浓度高的样品，也可以测量极稀的水溶液，真正杜绝了不但可以测量浓度高的样品，也可以测量极稀的水溶液，真正杜绝了前处理代理的误差和麻烦，是同类产品中性价比最高的。前处理代理的误差和麻烦，是同类产品中性价比最高的。纳米材料的稀释会改变原始样品的表面电荷，从而引起粒度测量的纳米材料的稀释会改变原始样品的表面电荷，从而引起粒度测量的 误差。误差。必须用背景溶液进行稀释，如超纯水，有时难免会带来污染，提高必须用背景溶液进行稀释，如超纯水，有时难免会带来污染，提高 了使用成本。了使用成本。稀释后的测量数据对实际应用的指导价值不高，尤其是纳米浆料、稀释后的测量数据对实际应用的指导价值不高，尤其是纳米浆料、涂料、颜料、染料、油墨等产品。涂料、颜料、染料、油墨等产品。稀释过程有时候也可视为一种分散作用。稀释过程有时候也可视为一种分散作用。粒度测试时必须澄清的几个概念粒度测试时必须澄清的几个概念一次粒径和二次粒径（关键是二次粒径！）一次粒径和二次粒径（关键是二次粒径！）粒度测试的结果可显微法进行验证，但是显微法的结果一般很难用粒度仪粒度测试的结果可显微法进行验证，但是显微法的结果一般很难用粒度仪 得到同样的结果。得到同样的结果。纳米粒度测量的难题主要是样品分散，而分散技术是保密的。纳米粒度测量的难题主要是样品分散，而分散技术是保密的。对于容易分散的样品，选用自动进样器和外置超声似乎有些浪费，对于容易分散的样品，选用自动进样器和外置超声似乎有些浪费，对于难对于难 以分散的样品，选用自动进样器和外置超声也不会对样分散有任何帮助。以分散的样品，选用自动进样器和外置超声也不会对样分散有任何帮助。关键是如何获悉样品分散程度和是否需要分散？关键是如何获悉样品分散程度和是否需要分散？Horiba软件的实时显示功软件的实时显示功 能最大限度的帮助了用户。能最大限度的帮助了用户。对于粒度仪而言，唯一能证明该仪器准确度的方法是用标样测量，如果用对于粒度仪而言，唯一能证明该仪器准确度的方法是用标样测量，如果用 标样测试下来的结果符合，那么就应该认为该粒度仪的准确度是可靠的。标样测试下来的结果符合，那么就应该认为该粒度仪的准确度是可靠的。对于未知样品而言，不同的分散方法可能会导致不同的测量结果。对于未知样品而言，不同的分散方法可能会导致不同的测量结果。Horiba 上海分析中心愿意帮助用户建立标准的粒度测试方法。上海分析中心愿意帮助用户建立标准的粒度测试方法。所有的测量结果和重复性都是基于所有的测量结果和重复性都是基于D50来比较的来比较的。记住粒度分析是一个统计学的概念，是对样品颗粒大小的整体评记住粒度分析是一个统计学的概念，是对样品颗粒大小的整体评 价，切勿局限在单个点上。价，切勿局限在单个点上。测试材料的取样方法测试材料的取样方法合并圆锥四分法将粉末堆成圆锥状将顶部压平分为4等分将对角线部分合并在一起，成2个样品合并分流法（A法）（B法）左右振荡接收器使粉末细细流下，将盛粉末的器皿或接受器皿左右振荡进行分离。试样少的时候（）方法较有效左右振荡从数kg的粉末试样样品中取数g的样品二分离器和旋转分离器测量粒子径用的极微量取样圆锥四分法和分流法 样品测试流程样品测试流程 良好分散的 每次均直接放少量到装置中。试料试料放入激光粒度仪LA系列可使用LA的内置超声装置对样品进行分散选择加入约50ml的分散介质以稀释。试料约0.1g超声波曹超声波曹超声波水浴槽使凝聚的颗粒分散开边搅拌边取样对溶剂湿润性不好的(例如：云母、留充木、水酸化化合物等)粉末试料预先将表面活性剂溶化好后再加入溶剂总之：选择合适的分散剂或表面活性剂，消除颗粒间的软团聚，优化测试条件（如超声功率、总之：选择合适的分散剂或表面活性剂，消除颗粒间的软团聚，优化测试条件（如超声功率、时间，循环速度、时间），即可得到满意的测试结果。时间，循环速度、时间），即可得到满意的测试结果。优化测试条件优化测试条件用水分散更好（没有发生溶解、凝聚、附着等、湿润性好）使之在烧杯或试管内分散，目视观察良好凝聚溶解*附着在内壁浮在水面良好透过率逐渐上升分布形状非正态分布测量水添加表面活性剂厨房用中性洗液宁精（聚氧乙烯 去水山梨糖醇单油酸酯）凝聚溶解超声波分散添加分散剂0.2%磷酸钠溶液研究有机溶剂附着添加表面活性剂（去水山梨糖醇单油酸酯）分散介质和分散剂的选择方法分散介质和分散剂的选择方法常用检测样品及其分散介质常用检测样品及其分散介质1样品样品分散分散介质介质BaCO3乙醇乙醇、异丙醇异丙醇CaCO3乙醇乙醇MgCO3乙醇乙醇Al2O30.2%磷酸钠水溶液磷酸钠水溶液CeO2 0.2%磷酸钠水溶液磷酸钠水溶液MgO乙醇乙醇SiO2 0.2%磷酸钠水溶液磷酸钠水溶液TiO20.1%表面活性剂、表面活性剂、0.2%磷酸钠水溶液磷酸钠水溶液Fe2O3 0.2%磷酸钠水溶液、乙二醇磷酸钠水溶液、乙二醇Al(OH)3 0.2%磷酸钠水溶液磷酸钠水溶液Ca(OH)2乙醇乙醇Mg(OH)2乙醇乙醇SiC 0.2%磷酸钠水溶液磷酸钠水溶液Si3N4 0.2%磷酸钠水溶液磷酸钠水溶液Cu乙二醇乙二醇陶器原料陶器原料 0.2%磷酸钠水溶液、磷酸钠水溶液、0.1%表面活性剂表面活性剂样品样品分散介质分散介质粘土粘土离子交换水、离子交换水、0.2%磷酸钠水溶液、磷酸钠水溶液、0.1%表面活性剂表面活性剂水泥水泥 0.2%磷酸钠水溶液、乙醇磷酸钠水溶液、乙醇煤灰煤灰 0.1%表面活性剂表面活性剂飞灰飞灰 0.2%磷酸钠水溶液、磷酸钠水溶液、0.1%表面活性剂表面活性剂调色剂调色剂 0.2%磷酸钠水溶液、磷酸钠水溶液、0.1%表面活性剂表面活性剂涂料涂料o-二甲苯二甲苯、甲苯甲苯、MEK etc.碳黑碳黑 0.1%表面活性剂、乙醇表面活性剂、乙醇石膏石膏乙醇乙醇蜡蜡离子交换水、离子交换水、0.1%表面活性剂表面活性剂乳胶乳胶离子交换水离子交换水咖啡咖啡、可可可可离子交换水离子交换水巧克力巧克力 植物油植物油粉状奶粉状奶辛醛辛醛胡椒胡椒 0.1%表面活性剂表面活性剂药剂药剂乙醇、二甲苯乙醇、二甲苯硼酸硼酸庚烷庚烷石榴红石榴红离子交换水离子交换水土壤土壤0.1%焦磷酸钠水溶液焦磷酸钠水溶液布洛芬布洛芬(ibuprofen)0.1%宁精宁精20水溶液水溶液常用检测样品及其分散介质常用检测样品及其分散介质2角大，则观测到粒子径越小！样品浓度对测定值的影响样品浓度对测定值的影响 一般来讲，浓度越大（穿透率越低），则被粒子散射的光更多地被其他粒子散射，因而散射角度就可能越大，这就是多重散射现象，所测得的粒径就比较小。另一方面，浓度越小（穿透率高），则数据的误差就越大，有时候产生基线误差，测量就不能进行了。通过Horiba的软件，可以控制合适的透射率来间接调整样品浓度。建议通常在LA-920中试样浓度的适当范围内，透射率一般采用。样品浓度和粒子径的关系粒子光粒子粒子光多次散射概念图示（m）折射率的影响折射率的影响 2.2.折射率的影响折射率的影响 特别是粒子径在10m以下的时候，相对折射率的影响就比较大，即使是同一数据，改变相对折射率的输入值，其结果也会有很大的差别。需要特别注意这一点。1.1.相对折射率相对折射率相对折射率粒子的绝对折射率/分散媒的绝对折射率RRI=1.16-0.00iRRI=1.08-0.00i例如例如3.3.含有虚数项的折射率含有虚数项的折射率作为物质的光学常数使用复数。实部是该物质中光的传播速度和真空中光速的比值，折射率的虚数部含有吸收光的程度。使用含有虚数项的折射率的时候，仅限于金属单质、部分金属氧化物和碳黑等有色特殊粒子。对于这样的试样，参考文献值，使用含有虚数项的折射率。LA-920在使用时需要输入相对折射率。在使用时需要输入相对折射率。折射率选择的途径折射率选择的途径检索文献 参考文献：Handbook of Chemistry and Physics(CRC.Press.),American Institute of Handbook(McGRAW-HILL),The Merck index(MERCK&Co.,Inc),International Critical Table(McGRAW-HILL),Handbook of Optical Constants of Solids(Academic Press),化学大辞典(共立出版)、化学手册、天然和人工介质的光学常数(日苏通讯社)等等 使用文献给出的数值没找到折射率没找到折射率！使用组成和分子式近似的折射率!一般来说，有机物粒子：1.60 左右 无机物粒子：1.70以上利用在线文献检索。关键词：物质名、折射率浏览摘要，进一步查看相关文献在查找数值的时候，要注意折射率测量的波长。(就LA而言，需要大约600nm左右)仍然没有找到折射率仍然没有找到折射率！或或 粒子本身的组成物质就不清楚粒子本身的组成物质就不清楚 对于稳定分布的测量数据，尽量使用平滑分布，预测数据选用以上得到的折射率折射率被找到折射率被找到！Horiba的操作软件中已经包含了许多样品的折射率数值，并且可以自行添加。的操作软件中已经包含了许多样品的折射率数值，并且可以自行添加。屈折率不详的粒子测定屈折率不详的粒子测定1.粒子组成不明有机物一般：RI=1.6左右无机物一般：RI=1.72.0(但SiO2例外)2.粒子有多种混合物组成可借鉴含量最多的化合物的屈折率3.通过文件检索参照类似物质的屈折率参照同一元素的其他化合物补充比较同一系列的其他粒子用其他方法（如电镜、离心沉降）等测试到的粒径范围作参考。Horiba的操作软件中已经包含了许多样品的折射率数值，并且可以自行添加。的操作软件中已经包含了许多样品的折射率数值，并且可以自行添加。