如何用激光粒度分析儀檢測顏料的粒度分布?

一、顏料及有機(jī)顏料
      顏料是一種有色的細(xì)顆粒粉狀物質(zhì)，一般不溶于水，能分散于各種、油、溶劑和樹脂等介質(zhì)中。它具有遮蓋力、著色力，對光相對穩(wěn)定，常用于配制涂料、油墨、以及著色塑料和橡膠，因此又可稱是著色劑。
    顏料就是能使物體染上顏色的物質(zhì)。顏料有可溶性的和不可溶性的，有無機(jī)的和有機(jī)的區(qū)別。無機(jī)顏料一般是礦物性物質(zhì)，人類很早就知道使用無機(jī)顏料，利用有色的土和礦石，在巖壁上作畫和涂抹身體。有機(jī)顏料一般取自植物和海洋動物，如茜藍(lán)、藤黃和古羅馬從貝類中提煉的紫色。
     主要應(yīng)用于涂料、油墨、印染、塑料制品、造紙、橡膠制品和陶瓷等行業(yè)，隨著下游行業(yè)的快速發(fā)展，對顏料的需求不斷擴(kuò)大，中國顏料行業(yè)的發(fā)展前景十分廣闊。
     有機(jī)顏料是指具有顏色和其他一系列顏料特性的、由有機(jī)化合物制成的一類顏料。顏料特性包括耐曬、耐水浸、耐酸、耐堿、耐有機(jī)溶劑、耐熱、晶型穩(wěn)定、分散性和遮蓋力等。有機(jī)顏料與染料的差異在于它與被著色物體沒有親和力，只有通過膠粘劑或成膜物質(zhì)將有機(jī)顏料附著在物體表面，或混在物體內(nèi)部，使物體著色。其生產(chǎn)所需的中間體、生產(chǎn)設(shè)備以及合成過程均與染料的生產(chǎn)大同小異，因此往往將有機(jī)顏料在染料工業(yè)中組織生產(chǎn)。有機(jī)顏料與一般無機(jī)顏料相比，通常具有較高的著色力，顆粒容易研磨和分散、不易沉淀，色彩也較鮮艷，但耐曬、耐熱、耐候性能較差。有機(jī)顏料普遍用于油墨、涂料、橡膠制品、塑料制品、文教用品和建筑材料等物料的著色。
 
顏料檢測粒度的意義
     有機(jī)顏料是不溶于水、難溶于各種應(yīng)用介質(zhì)中的著色劑,其應(yīng)用狀態(tài)可以是干粉,也可以是濕濾餅或色母粒等顏料制備劑的形式。其中大多是以干粉狀態(tài)進(jìn)行著色的。其結(jié)晶狀態(tài)、顆粒度及顆粒表面性質(zhì)不同在應(yīng)用中會出現(xiàn)很大差異,主要表現(xiàn)在色相、分散性、著色力、透明度、流動性等的差異。
近年來隨著新應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,對有機(jī)顏料的粒徑提出越來越高的要求。尤其是數(shù)字打印技術(shù)的問世,噴墨技術(shù)的迅速發(fā)展,已由紙張噴墨印刷發(fā)展到織物的噴墨印花。在CIJ印花機(jī)上,噴嘴直徑只有50m,zui大印墨粒徑要不大于1m。要滿足設(shè)備要求,則有機(jī)顏料的粒徑要求要低于0.3m,而通常有機(jī)顏料的 粒徑在0.03m到2.0m之間 。在 保證各項性能的同時,控制顏料的粒徑達(dá)到應(yīng)用要求。
   顏料的粒度大小還對其色強(qiáng)度和亮度等有著重要的影響。有機(jī)顏料的顏色和性能主要決定于它的化學(xué)結(jié)構(gòu)，其次還決定于其他晶格型式。 通過電子顯微鏡觀察可知，顏料粉末的顆粒形態(tài)是由初級顆粒、凝聚體和聚合體組成。初級顆粒是以單一晶體或微晶體的組合晶體存在，是合成時zui初生成的顆粒，初級顆?？梢曰ハ嘟M成不可滲透的、有規(guī)則的面面。當(dāng)亞微米范圍內(nèi)的顏料顆粒分散在特定介質(zhì)時，其著色強(qiáng)度隨著粒度降低而增高。這一結(jié)論已為理論和實(shí)踐所證實(shí)。顆粒大小與著色強(qiáng)度可用mie理論進(jìn)行計算，它是建立在光學(xué)參數(shù)，折射率（n)和吸收系數(shù)（K)的測定上，不同顏料具有不同的n和k值，按Mie理論所得顏料直徑與著色的關(guān)系。顏料著色強(qiáng)度對顆粒大小極大依賴關(guān)系的本質(zhì)是顆粒大小直接影響了顏料的光學(xué)性質(zhì)，粒子大小不同，對光的吸收和反射不同，故著色強(qiáng)度隨著顆粒粒徑的增加而減少。
當(dāng)然，顏料粒徑大小除影響著色強(qiáng)度外，對其他性能（如吸、這概率、透明度等）也有極大的影響；而顏料的著色強(qiáng)度除決定于粒徑粒徑大小外，尚決定于晶型、晶體外形等。應(yīng)注意其間錯綜復(fù)雜的關(guān)系。
     有機(jī)顏料的粒徑大小是影響其透明性的重要因素，欲使應(yīng)用介質(zhì)呈現(xiàn)非透明性，除了要求分散介質(zhì)與顏料粒子之間的折射指數(shù)有明顯差之外，還與顏料粒子對光線的散射作用有關(guān)。當(dāng)顏料粒徑大小為光線波長的一半，即顏料顆粒直徑為0.2～0.5μm（即200～500mm）時，對光的散射能力zui強(qiáng)，可導(dǎo)致遮蓋力高的非透明性；而當(dāng)顏料分散體的平均粒徑小于此數(shù)值時，如粒徑為0.015～0.025μm則呈透明性，顏料的著色力也高。
      耐氣候牢度是顏料耐久性的只要性能之一，也是有機(jī)顏料具備的基本應(yīng)用性能。顏料在光照之下褪色過程中屬于氣固非均相反應(yīng)，其反應(yīng)速度主要與化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，但也與顏料粒子大小，即與其比表面積有關(guān)，通常微細(xì)粒子比表面積大，其耐候性較差。此外，作為涂料及塑料著色的顏料尚應(yīng)具有優(yōu)異的耐溶劑性及耐遷移性能，該性能與顏料分子結(jié)構(gòu)，取代基類型及粒子表面極性有關(guān)，同時顏料粒徑大小也將影響其耐溶劑性能。
      顏料的顆粒狀態(tài)粒徑大小不僅影響到著色強(qiáng)度、透明度、色光、耐氣候牢度、耐溶劑性能，而且也對著色涂層膜的光澤度有一定的影響，當(dāng)然也與應(yīng)用介質(zhì)的成膜光澤度有重要的關(guān)系。當(dāng)顏料粒子呈球狀，且粒徑在0.01～1μm范圍，將可形成更為光滑的表面涂膜，并且和顏料粒子的形狀有關(guān)，尤其是針狀或棒狀的粒子的長/寬比值大小起著重要的作用。
 
四、激光粒度分析儀在顏料行業(yè)中應(yīng)用
    使用KWC-610激光粒度分析儀對顏料進(jìn)行粒度控制。通過對產(chǎn)品的測試分析，為品質(zhì)檢驗(yàn)及優(yōu)化提供技術(shù)依據(jù),并達(dá)到了非常好的效果。