硅灰石（Wollastonite）是一種含有鈣、鎂和硅的雙鏈硅酸鹽礦物，晶體形態(tài)呈針狀、纖維狀或片狀，集合體呈放射狀或纖維狀塊體，呈現(xiàn)半透明到透明的玻璃光澤。硅灰石顆粒的粒度和粒形分布對其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用性能有重要影響，不同的粒度粒形分布會影響硅灰石的物理、化學(xué)和力學(xué)性能，從而影響其應(yīng)用效果。例如，在陶瓷工業(yè)中，加入不同的硅灰石顆?？梢钥刂茻蓽囟扰c時間，改變陶瓷的機(jī)械性能和釉面光澤。在涂料、塑料和橡膠工業(yè)中，硅灰石顆粒可以作為填充劑和補(bǔ)強(qiáng)劑，提高涂層的耐候性和耐磨性，增強(qiáng)塑料和橡膠的抗拉強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。在造紙工業(yè)中，不同的硅灰石顆?？梢愿淖兗垙埖陌锥取⒉煌该鞫?、平滑度和印刷適應(yīng)性，從而降低生產(chǎn)成本。 一、測量原理
澳譜特科技MorphoVIEW MIP380靜態(tài)圖像粒度粒形分析儀基于顯微鏡結(jié)構(gòu)，通過電動樣品臺帶動顆粒在平面內(nèi)移動，使用高分辨率相機(jī)逐張進(jìn)行拍照，在圖像采集過程中顆粒保持靜止，確保獲得高清晰的圖像。通過USB3.0高速數(shù)據(jù)接口將圖像傳輸至計算機(jī)，再通過控制軟件對顆粒圖像進(jìn)行分析處理，自動生成粒度粒形參數(shù)，并以圖表的方式展示測量結(jié)果。MIP380能夠?qū)γ總€顆粒進(jìn)行準(zhǔn)確表征，并且可以獲得顆粒分散體的粒度粒形分布特征。
圖1 MorphoVIEW MIP380靜態(tài)圖像粒度粒形分析儀
二、樣品制備及測試條件
測量之前，需要使用負(fù)壓分散器將樣品分散在顯微鏡載玻片上。將載玻片放置分散器下方，取5mg硅灰石樣品置于分散器塑料薄膜上，啟動真空泵將分散器內(nèi)抽成負(fù)壓，當(dāng)薄膜破裂時樣品被帶入分散器腔室并均勻分布到載玻片上。真空泵工作時間以塑料薄膜破裂時長為準(zhǔn)，分散后靜置30s再拿起分散器。調(diào)整顯微鏡放大倍數(shù)，相機(jī)曝光時間、光源強(qiáng)度、焦距等參數(shù)，獲得清晰的硅灰石顆粒圖像如圖2所示。由圖可知，該樣品為針狀硅灰石。
圖2.硅灰石顆粒圖像（透射光，10倍物鏡）
三、測量結(jié)果和結(jié)論
3.1粒度測試結(jié)果
硅灰石的粒度分布主要取決于原礦的晶體形態(tài)、破碎和研磨的工藝條件、分級和篩選的方法等因素。其粒度分布一般呈偏態(tài)分布，即大部分顆粒集中在較小的范圍內(nèi)，而少數(shù)顆粒分布在較大的范圍內(nèi)，在陶瓷、冶金、造紙等各個領(lǐng)域都對其有不同的粒度要求。對該硅灰石樣品連續(xù)進(jìn)行三次測量，分析得到其粒度分布曲線如圖3、圖4所示。由測量結(jié)果可知該樣品粒度呈單峰分布，其等效圓面積直徑平均值為10.3μm，長度平均值為22.3μm，由圖可知粒度分布明細(xì)符合偏態(tài)分布特征。
圖3.等效圓面積直徑分布曲線
圖4.長度分布曲線
3.2粒形測試結(jié)果
硅灰石的粒形對其在塑料、橡膠、油漆等領(lǐng)域的應(yīng)用性能同樣有著重要影響。一般來說，高長徑比的針狀硅灰石顆粒具有較強(qiáng)的補(bǔ)強(qiáng)作用，可以提高塑料等材料的力學(xué)性能、耐熱性、耐候性和電學(xué)性能，同時可以降低這些材料的成本和耗量，賦予其自身所沒有的特殊功能，在工業(yè)應(yīng)用中具有極高的應(yīng)用價值和巨大的潛在市場。對該硅灰石樣品進(jìn)行分析得到其粒形分布曲線如圖5、圖6所示。由測量結(jié)果可知，硅灰石顆粒的不規(guī)則度（Irregularity）平均為0.3，D50為0.32，D90為0.61。長寬比（Aspect Ratio）平均為0.4，D50為0.41，D90為0.76。說明該硅灰石分散體中針狀顆粒較多，長徑比較大，具有較好的針狀性能，適合用作功能性增強(qiáng)填料等工業(yè)用途。
圖5.不規(guī)則度分布曲線
圖6.長寬比分布曲線
3.3單顆粒表征
測量過程中獲取的所有顆粒圖像都會保存到指定空間并可用于后續(xù)評估，MorphoVIEW軟件提供了表征每個顆粒的面積、不規(guī)則度等25個形態(tài)參數(shù)，并可以對選定顆粒進(jìn)行篩選、排序、顯示等操作。篩選樣品中長度為100μm-300μm，寬度為5μm-10μm，不規(guī)則度在0.03-0.05之間的顆粒，并按長度進(jìn)行從小到大排序，圖7顯示了滿足條件的12個硅灰石顆粒，其相關(guān)的尺寸信息和形狀數(shù)據(jù)顯示在顆粒圖像下方。
圖7.硅灰石顆粒圖像及其對應(yīng)數(shù)據(jù)
硅灰石樣品的測量結(jié)果表明：MorphoVIEW MIP380靜態(tài)粒度粒形分析儀能夠?qū)杌沂w粒進(jìn)行快速、準(zhǔn)確和自動的測量和分析，并且得到顆粒的不同表征參數(shù)和分布曲線。這些信息對于優(yōu)化硅灰石的制備工藝，提高其在陶瓷、涂料、塑料橡膠等領(lǐng)域的應(yīng)用性能，以及控制其對應(yīng)用環(huán)境的影響具有重要意義。
四、參考文獻(xiàn)
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