激光粒度仪在粉末颜料中的应用

一、粉末颜料介绍：

　　粉末颜料是用于印刷的重要材料，它通过印刷或喷绘将图案、文字表现在承印物上。粉末颜料中包括主要成分和辅助成分，一般由连结料（树脂）、颜料、助剂和溶剂等组成。影响油墨性能的因素很多，比如树脂的种类和分子量，颜料的色度和粒度大小及分布等。在众多影响因素中，颜料的粒度和分布无疑是最重要的参数之一，其不但直接影响到油墨的终端性能比如色泽、均一性、力学强度等，而且对于油墨的加工过程也有较大的影响，比如影响油墨的粘度和流变特性等。相比较常规的涂料，油墨中颜料颗粒的粒度一般都非常小，几乎都在亚微米甚至纳米区域，同时越小的颗粒因为较大的比表面积又极易产生团聚，因此也就使得油墨的粒度检测面临比较大的挑战。

　　颜料就是能使物体染上颜色的物质。颜料有可溶性的和不可溶性的，有无机的和有机的区别。无机颜料一般是矿物性物质，人类很早就知道使用无机颜料，利用有色的土和矿石，在岩壁上作画和涂抹身体。有机颜料一般取自植物和海洋动物，如茜蓝、藤黄和古罗马从贝类中提炼的紫色。

二、颜料检测粒度的意义：

　　有机颜料是不溶于水、难溶于各种应用介质中的着色剂,其应用状态可以是干粉,也可以是湿滤饼或色母粒等颜料制备剂的形式。其中大多是以干粉状态进行着色的。其结晶状态、颗粒度及颗粒表面性质不同在应用中会出现很大差异,主要表现在色相、分散性、着色力、透明度、流动性等的差异。

　　近年来随着新应用技术的发展,对有机颜料的粒径提出越来越高的要求。尤其是数字打印技术的问世,喷墨技术的迅速发展,已由纸张喷墨印刷发展到织物的喷墨印花。在CIJ印花机上,喷嘴直径只有50m,大印墨粒径要不大于1m。要满足设备要求,则有机颜料的粒径要求要低于0.3m,而通常有机颜料的 粒径在0.03m到2.0m之间 。在 各项性能的同时,控制颜料的粒径达到应用要求。

　　颜料的粒度大小还对其色强度和亮度等有着重要的影响。有机颜料的颜色和性能主要决定于它的化学结构，其次还决定于其他晶格型式。 通过电子显微镜观察可知，颜料粉末的颗粒形态是由初级颗粒、凝聚体和聚合体组成。初级颗粒是以单一晶体或微晶体的组合晶体存在，是合成时初生成的颗粒，初级颗粒可以互相组成不可渗透的、有规则的面面。当亚微米范围内的颜料颗粒分散在特定介质时，其着色强度随着粒度降低而增高。这一结论已为理论和实践所证实。颗粒大小与着色强度可用mie理论进行计算，它是建立在光学参数，折射率（n)和吸收系数（K)的测定上，不同颜料具有不同的n和k值，按Mie理论所得颜料直径与着色的关系。颜料着色强度对颗粒大小极大依赖关系的本质是颗粒大小直接影响了颜料的光学性质，粒子大小不同，对光的吸收和反射不同，故着色强度随着颗粒粒径的增加而减少。

　　当然，颜料粒径大小除影响着色强度外，对其他性能（如吸、这概率、透明度等）也有极大的影响；而颜料的着色强度除决定于粒径粒径大小外，尚决定于晶型、晶体外形等。应注意其间错综复杂的关系。

　　有机颜料的粒径大小是影响其透明性的重要因素，欲使应用介质呈现非透明性，除了要求分散介质与颜料粒子之间的折射指数有明显差之外，还与颜料粒子对光线的散射作用有关。当颜料粒径大小为光线波长的一半，即颜料颗粒直径为0.2～0.5μm（即200～500mm）时，对光的散射能力强，可导致遮盖力高的非透明性；而当颜料分散体的平均粒径小于此数值时，如粒径为0.015～0.025μm则呈透明性，颜料的着色力也高。

　　耐气候牢度是颜料耐久性的只要性能之一，也是有机颜料具备的基本应用性能。颜料在光照之下褪色过程中属于气固非均相反应，其反应速度主要与化学结构有关，但也与颜料粒子大小，即与其比表面积有关，通常微细粒子比表面积大，其耐候性较差。此外，作为涂料及塑料着色的颜料尚应具有的耐溶剂性及耐迁移性能，该性能与颜料分子结构，取代基类型及粒子表面极性有关，同时颜料粒径大小也将影响其耐溶剂性能。

　　颜料的颗粒状态粒径大小不仅影响到着色强度、透明度、色光、耐气候牢度、耐溶剂性能，而且也对着色涂层膜的光泽度有一定的影响，当然也与应用介质的成膜光泽度有重要的关系。当颜料粒子呈球状，且粒径在0.01～1μm范围，将可形成更为光滑的表面涂膜，并且和颜料粒子的形状有关，尤其是针状或棒状的粒子的长/宽比值大小起着重要的作用。

三、粉末颜料激光粒度分析仪介绍

　　我们久滨仪器研制的JB6100-B粉末颜料激光粒度分析仪。

3.1、粉末颜料激光粒度分析仪——测试原理：

　　激光粒度仪是根据光的散射现象来测量颗粒大小的，即颗粒尺寸越小，散射角越大；颗粒尺寸越大，散射角越小。光是一种电磁波，散射现象的物理本质是电磁波和物质的相互作用的结果。在球形、匀质、各向同性的假定下，散射现象可用严格的电磁波理论，即Mie散射理论描述。Mie理论是描述散射光场的严格理论，适用于经典物理意义上任意大小的颗粒。

3.2、粉末颜料激光粒度分析仪——应用领域：

1、各种非金属粉：如重钙、轻钙、滑石粉、高岭土、石墨、硅灰石、水镁石、重晶石、云母粉、膨润土、硅藻土、黏土、二氧化硅、石榴石、硅酸锆、氧化镁、氧化锌等。

2、其它粉体：河流泥沙、锂电池材料、催化剂、荧光粉、水泥、磨料、医药、农药、食品、涂料、染料、陶瓷原料、化工材料、纳米材料、造纸填料涂料、各种乳液等。

3.3、粉末颜料激光粒度分析仪——性能特点：

　　激光粒度仪自70年代问世以来，能迅速地成为世界流行的粒度测量仪器，是跟它 tè有的性能分不开的。

1、测量的动态范围大：动态范围是指仪器能同时测量的小颗粒与大颗粒之比。动态范围越大，使用越方便。

2、测量速度快：从完成分散后进样开始，到输出测试报告只需大约一分钟，是现有的各种粒度仪器中快的仪器之一。

3、重复性好：由于样品取样量相对于其他仪器要多得多，对同一次取样又进行超过100次的光电采样，因而测量的重复精度很高，平均粒径的典型精度可达1%以内。

4、操作方便：相对于现有的各种颗粒仪器而言，它具有不受环境温度影响（相对沉降仪），没有堵孔问题（相对库尔特）等优点。宽阔的动态范围使用户不必为量程的选择而伤脑筋。