超細(xì)納米顆粒粒度檢測面臨的挑戰(zhàn)和解決方案之三 ——超細(xì)無機(jī)顏料顆粒

無機(jī)顏料一般為有色金屬的氧化物，或一些不溶性的金屬鹽。相對于有機(jī)顏料，它具有性質(zhì)穩(wěn)定、耐高溫、耐溶劑、耐候、遮蓋力強(qiáng)等特點(diǎn)，因此被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域。無機(jī)顏料顆粒表面活性高，極易團(tuán)聚，對粒度測試帶來了挑戰(zhàn)。

無機(jī)顏料團(tuán)聚的原因歸納起來有以下幾個(gè)方面：（1）分子間的化學(xué)鍵（氫鍵）作用；（2）納米顆粒的量子隧道效應(yīng)、電荷轉(zhuǎn)移和界面原子的相互耦合，這是納米顆粒易團(tuán)聚的主要原因；（3）超細(xì)顆粒的大比表面，使之易吸附空氣水分導(dǎo)致粘連與團(tuán)聚；（4）有些超細(xì)顆粒由于水解作用，表面呈較強(qiáng)的堿性，通過羧基和配位水分子縮合形成硬團(tuán)聚，等等。由于上述原因，激光粒度儀檢測超細(xì)無機(jī)顏料粒度往往會遇到很大挑戰(zhàn)。

比如上述圖片就是二氧化鈦粉體的場發(fā)射掃描電鏡圖片?？梢钥吹剿木w比較均勻，顆粒直徑在20-30nm或更小。但當(dāng)我們把鏡頭拉遠(yuǎn)，則看到*不同的下面的場景：

 
可以看出，該二氧化鈦顆粒是由大量“原始”顆粒聚集而成，而前面圖片一只是在方框內(nèi)的局部放大照片而已。

 
隨著測試鏡頭進(jìn)一步拉遠(yuǎn)，我們可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上二氧化鈦存在大量“團(tuán)聚體”結(jié)構(gòu)，而且這些團(tuán)聚體可能才是我們二氧化鈦真實(shí)存在的狀態(tài)，而激光粒度儀檢測的正是這些團(tuán)聚的顆粒，結(jié)果如下。

 這也就是有些超細(xì)無機(jī)顏料用激光粒度儀所測的粒度結(jié)果，與電鏡所看到的顆粒大小相差巨大的原因。電鏡看微觀粒子的形態(tài)和原始單晶很有效，激光粒度儀則是測到“團(tuán)聚”顆粒的粒度分布。

由于超細(xì)無機(jī)顏料顆粒的團(tuán)聚體具有一定的剛性，超聲波分散、攪拌剪切和分散劑等常規(guī)的分散手段無法*分散，因此粒度儀所測的粒度結(jié)果可作為常規(guī)指標(biāo)進(jìn)行工藝控制，要了解原始顆粒的大小和形狀，還要通過場發(fā)射掃描電鏡來判斷。