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粒度表征基本概念:粒度和等效粒径,D10、D50和D90

点击次数:186  更新时间:2024-05-31

随着科学技术的日益进步和发展,市场竞争趋于日益激烈,因此无论是出于优化改善产品性能还是更好地控制产品质量的目的,许多行业越来越认识到颗粒特性表征的重要性。

颗粒的特性包括几何特性,例如形状、尺寸等,也包含表面性质和机械性能等。不同的特性对材料性质有不同的影响,而颗粒粒度是许多产品生产中的关键参数,因此,已经成为不同行业的常规基础检测项目之一。


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如何定义粒度




颗粒的粒度定义为颗粒所占据空间大小的尺度。其范围跨度非常广,可以从零点几纳米到几千微米。图1给出了各种颗粒物质的粒度范围。

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图1  颗粒的粒度范围【1】


颗粒是三维结构,对于Wan美的表面光滑的球形颗粒,其直径即是它的粒度。但非球体或者表面不光滑的颗粒,其粒度表征就会复杂很多。

因此,引出了等效球(圆)径的概念。需要注意的是,不同的等效方式,得到的粒径结果可能是不同的。因此在进行数据对比时,要格外注意。

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图2  等效球(圆)示意图


在使用动态光散射原理表征纳米颗粒的粒度时,基于的是颗粒做布朗运动的快慢,因此等效的是与被测颗粒具有相同扩散速率的球体的直径。

粒度分布


对于整个测量体系,如果其中每个颗粒的尺寸Wan全相同,则认为体系是单分散的,否则将由不同尺寸的颗粒统计分布组成,此时关注颗粒粒度分布图是有必要的。


Zui常用的解释粒度分布图的参数包括:
  • 均值:体系的平均粒度

  • 中值:粒度分布中间的粒度

  • 峰值:具有最高频率的粒度

要特别说明的是,若粒度分布图不是Wan全对称的,则这三个参数不是Wan全相等的。

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图3  粒度分布:中值、峰值和平均值示意图


  • D10:体系中累积分布占比达到10%时的对应的粒度

  • D50:体系中累积分布占比达到50%时的对应的粒度

  • D90:体系中累积分布占比达到90%时的对应的粒度

例如:若某样品的D10=3 μm,D50=10 μm,D90=12 μm,按照颗粒从小到大分布,说明在组成该样品的所有颗粒体系中,小于等于3 μm的颗粒占比10%;小于等于10 μm的颗粒占比50%;小于等于12 μm的颗粒占比90%。

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图4  粒度分布:D10、D50和D90示意图


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图5  累积分布:D10、D50和D90示意图


参考文献

[1] Xu R L. Particle characterization: Light Scattering Methods. Dordrech: Kluwer Academic Publishers, 2000.


安东帕颗粒表征解决方案


安东帕提供全面粒度表征方案,包括动态图像分析仪(LiteSizer DIA500)、动态光散射纳米粒度仪(LiteSizer DLS系列)和激光衍射微米粒度仪(PSA系列)。

Litesizer DLS 700是动态光散射粒度仪的技术先进,具有多角度动态光散射(MAPS)测量模式和颗粒浓度(PCON)测量功能,可以满足多分散体系分峰测量和颗粒浓度表征的需求。

Litesizer DIA 500动态图像分析仪,不仅可以测量颗粒的大小,还可以获取形状信息,能在几秒钟内检测数百万个颗粒。这意味着可以更直观地测量颗粒本身,而不是根据颗粒的某些物理参数计算得出结果。

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DIA 500 粒度粒形分析仪

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DLS 系列纳米粒度分析仪

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PSA 系列微米粒度分析仪