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用LUM儀器的STEP技術表征顆粒表面性質的新方法——疏水性/親水性

更新更新時間:2024-09-27      點擊次數:1412

最近,氧化物、炭黑和聚合物等各種顆粒被用作電池和電子設備的材料。在這些應用中,顆粒通常與非水溶液混合,其中顆粒與溶劑的親和力對于將顆粒有效地分散在液體中非常重要。通常,顆粒表面與液體的親和力用接觸角來表示,但它對表面性質的微小變化不敏感,并且當顆粒被壓實形成平面時,很難為測量準備相同的條件。從這個意義上說,開發(fā)一種快速靈敏的方法來表征顆粒表面對液體的親和力,成為正確處理此類應用材料的關鍵技術之一。

本文描述了用LUM儀器的STEP技術來定性表征顆粒表面性質的新方法——疏水性/親水性。該技術可以通過監(jiān)測沉降行為來非常容易地檢測/區(qū)分液體中的聚集/絮凝/分散顆粒。當顆粒對液體具有非常高的親和力時,顆粒可以容易地或自然地分散在液體中。相反,當顆粒對液體的親和力很低時,顆粒不能在液體中分散并保持聚集/絮凝狀態(tài),這導致離心過程中的快速沉降。

1. 測試原理    

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Fig1 Test Principle

使用近紅外光源(或多光源系統)不斷照射整個樣品,在樣品離心加速分離的同時,與光源平行的檢測器隨時間連續(xù)監(jiān)測并反映樣品的透光率變化,從而形成樣品在分離過程的空間和時間透光率圖譜。通過配套的分析軟件,既可定性分析樣品詳細的失穩(wěn)過程,又可對樣品間的不穩(wěn)定性指數,界面分層,顆粒遷移速度,粒度和分布等進行定量分析和比較。

2. 樣品和測試條件

2.1 樣品制備:將炭黑顆粒分別分散在乙醇和水-乙醇溶劑(1:1)混合液中。

2.2 測試條件:LUMiSizer611,25℃,2000prm,10s

3. 測試結果    

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Fig. 2 Sedimentation profiles of the carbon black particles ; (a) CB was mixed with ethanol, (b) was mixed with mixed solvent of water-ethanol 1:1 by weight.

當炭黑顆粒與乙醇(a)混合時,顆粒不分散,沉淀快。另一方面,當顆粒與水-乙醇溶劑(1:1)混合時,與(a)的情況相比,顆粒更好地分散,因此沉積更慢。很容易發(fā)現,該測試用的炭黑顆粒對含有水的溶劑具有更高的親和力。因此,很明顯,離心式分析光譜法可以非??焖俚赜脕韰^(qū)分顆粒對液體的親和力。    


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