硅灰石中形态信息和尺寸分布检测方案(激光粒度仪)

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添加剂颗粒的粒径和粒形分析在质量控制中的应用 介绍 硅灰石是一种具有许多特殊性质的矿物质，使其可以用于其他产品的添加剂/填料以增强其特性。它增加了塑料，油漆，陶瓷，建筑产品和冶金过程的性能 硅灰石的针状形貌，白度和助熔性能对陶瓷制造是非常重要的。 在陶瓷制造业中，随着烧制后亮度的增加和绿色/烧制强度的增加，收缩率将下降。于油漆而言，在提高耐用性的同时促进了其平坦性及悬浮性。在各种塑料应用中，不仅改善了拉伸强度，而且降低了树脂含量及提高了温度和尺寸稳定性。在许多应用中，其针状特性使其能够与许多其他物质(如玻璃和纤维)以及非纤维材料(如高岭土，云母，重晶石和石膏)竞争。作为填充材料，增强强度随着尺寸的减小和宽长比的减小而增加。化学硅灰石是由方解石和二氧化硅反应形成 CaSiO3 和二氧化碳而形成的。 硅灰石的白色针状晶体结构具有与大多数颗粒体系不同的长宽比。这使得它很容易通过在动态图像分析中表征的样品混合物中的形态来识别和量化。作为各种颗粒体系增强剂的添加剂/填料材料必须是以特定比例添加以获得最佳增强效果。 本文说明描述了如何获得这种形态信息以及尺寸分布。 Figure 1. Wollastonite - left to right， naturally occurring white acicular crystals， solid outcrop，dispersed and viewed under microscope. 图1硅灰石-从左到右，自然结晶的白色针状晶体，固体岩层，分散并在显微镜下观察。 激光衍射(LD) 20世纪70年代中期 Microtrac 引入激光衍射技术， LD 现已经成为工业粒度分析的主导技术。它的速度，耐用性和易用性使其成为可靠的输出和输入质量控制的标准应用方法。它以等效球体直径的体积百分比来提供完整的粒径分布数据。 动态图像分析： DIA在20世纪80年代被引入到粒子表征领域。其核心技术的飞跃发展促进了 DIA 的迅速发展这些硬件优势与高级的后期测量软件的增强功能相匹配，使图像分析成为当今粒子表征市场最强大的工具之一。它提供多达30种不同的粒度和形状分布。 这两种技术 (LD 和DIA)现在已经整合到一个一体机中，能够同时测量流经同一样品池的一个样品。即麦奇克最新款颗粒激光粒度粒形分析仪。 图1激光粒度粒形分析仪 质量控制激光衍射尺寸分布数据： 下图2是图一照片中硅灰石样品的质量控制报告。它包括左边的数据总结，尺寸百分比，百分比，峰值摘要，表格数据和分布图， 以及右边的测量条件。样品显示接近正常(高斯)分布，为体积百分比的对数正态图，平均体积等效球形直径(ESD) 为52微米。 用动态图像分析得到的尺寸/形状数据量化作为添加剂的硅灰石 添加剂/填料材料需要以特定比例添加到各种颗粒体系以获得最佳增强效果。 硅灰石的针状形状使其区别于添加的正常微粒体系。 颗粒宽度除以颗粒长度得到的纵横比(W/L纵横比)是由DIA测量和报告的形状参数之一。i这个参数可以非常方便的识别和量化颗粒混合物中硅灰石的量。 图3 上面展示的图像来源于由47，000个颗粒组成的图像文件，它在软件中可以在任何大小或形状参数上按照升序或降序滚动浏览，查看，放大和排序。该文件也可以作为电子表格输出，表格中会列出每个粒子的大小和形状参数值。上面以蓝色表示的图像是从文件中选定的，该文件表明这是具有特定大小和形状参数值的图像，它的特征值罗列在下方。 2D Data Value Fiber Width DIA测量会给出每个单独颗粒的这些所有参数值，从而为以数量和体积分布的结果提供较多的数据源。 如图4所示， X-Y分布图和表格列表显示了一些测量结果。最多可以选择六种不同的尺寸或形状参数以微分或累积百分比，，以数字或体积或形状以及线性或对数格式进行显示。这三条以累积百分比显示的曲线从右到左依次是长度，等效面积直径和宽度，蓝色的三角曲线是以纵横比分布的颗粒的长度累积分布。 鉴于硅灰石的针状形状，纵横比是一个很好的参数来用于鉴定，分离和量化不合格批次中混合物中的添加比例。比例大会增加成本且会抑制流动，比例小不能达到需要的强度性能。 通过查看图像文件来检查图像以确定比块状物更显针状的位置从而可以很好地估计用于量化硅 灰石比例的W/L值。 Figure 6. Image File： Segments sorted on Fwidth， larger images in segment on left. The Image file， 47，000 in this sample， can besorted on any size and shape parameter in ascending o descending order and the value can be displayed as shown. 上图5是硅灰石图像里以宽度参数显示的两个不同的大小的段。粒径测试对于识别和量化不同形状的颗粒效果不是很好，因为形状差别很大的颗粒可能具有相同的粒径。在软件的“查看粒子”部分中执行搜索，以仅捕获W/L长宽比小于0.400的粒子，即针状图像开始占据图像文件的位置。 图6显示按W/L长宽比排序的图像文件片段。 图7显示的是针状硅灰石在可视化粒子软件筛分的量化结果。该比例的样本是那些W/L长宽比小于0.4的图像它们约占样本数的13%。筛分整个图像文件可以确定用于分离和定量样品中硅灰石部分的W/L值。基材是塑料树脂，可降低树脂含量并且实现热和尺寸稳定性的增加。 这种类型的分析可以方便地用于质量控制以确保任何混合物具有最佳比例的添加剂以获得理想的性能。 总结 陶瓷，塑料和涂料中的添加剂均可以增强最终产品的性能。硅灰石是一种针状结晶矿物，通常用于增强白度，强度，耐久性，亮度，平滑性和悬浮/尺寸稳定性。 使用形态分析的质量控制可以通过利用其针状形状-低宽度/长度比-来确定最终粉末中硅灰石的比例，以确保最适宜的比例。 在同一样品上同时测量颗粒形状和粒度分布的自动化仪器为颗粒系统混合物的 QC 要求提供了非常快速的分析。 通过结合激光衍射和动态图像分析， Microtrac 的 Sync 可以在同一个样品上极快速测量30种不同的尺寸和形状参数。 硅灰石是一种具有许多特殊性质的矿物质，使其可以用于其他产品的添加剂/填料以增强其特性。它增加了塑料，油漆，陶瓷，建筑产品和冶金过程的性能.硅灰石的白色针状晶体结构具有与大多数颗粒体系不同的长宽比。这使得它很容易通过在动态图像分析中表征的样品混合物中的形态来识别和量化。作为各种颗粒体系增强剂的添加剂/填料材料必须是以特定比例添加以获得最佳增强效果。 本文说明描述了如何获得这种形态信息以及尺寸分布。