说起粉体,小学生都知道是粉末;这么粗浅的概念似乎谁都知道,就犹如1+1=2这么简单。但是,1+1为什么等于2却没几个能解释清楚。我想应该不是掰手指那么简单。
越是最简单的东西,越是“真理”所在。而粉体作为人类有史以来无论生活还是工业,都离不开的基础物料,几千年来,它也是一门单独的科学体系,例如:肉眼不可见纳米级粉末怎么研磨而成?他又是怎么按照大小分筛(分类)?如何测定其流动性……
今天,我们来简单谈谈粉体的流动性,如何测定,怎么测定。别小看这个性能,它可是应用于很多基础性行业,比如滑石粉,其“流动性”就比一般的强。粉体流动性于运用于以下行业:化工、制药、食品、矿物、能源电池、环保回收、化妆品。
在研究粉体流动性之前,首先,我们了解一下“止角点”这个概念;顾名思义,“休息停止的角度”,止角点指散粒在一定高度自然连续下落到水平地,所形成的锥体母线和底面的角度。该角度反映了颗粒物料的内部摩擦特性和分散特性。物料在斜面上,当其沿斜面的下滑重力,等于或小于物料之间的内摩擦力时,物料颗粒就会在斜面上静止形成三角形,三角形底角就是休止角。停转角越大,内摩擦越大,散落性越小。
网上没找到更好的图片,我随手画一个目前主流的设备仪器都是以,但事实上,粉体的流动性与颗粒的形状、大小、含水量、表面状态、密度、空隙率、生产工艺等因素有关,再加上内摩擦力、粘附力、静电力等的复杂关系,常规的休止角法存在较大的误差,仅靠快速测量而作为一种简单处理方法以提供参考。
再来,了解一下超细粉体定义:沙滩边的河沙也是粉,在远古时候河沙是超细粉,但自从有了相关设备,超细粉就是很细很细的粉,从微米级到纳米级都算,微米级(粒径1~30μm)、亚微米级(粒径1~0.1μm)和纳米级(粒径0.~0.1μm)。相信百年以后,随粉体科技的发展,这个微米级也不能叫超细粉了,叫“粗粉”。
休止角来评价粉体的流动性是传统的测定方法,在我国,基本上还在沿用册类测量方法。有经验的实验室操作员都知道,粉体的流动性与颗粒的形状、大小、含水量、表面状态、密度、空隙率等因素关联,再加之内摩擦力、粘附力、静电力等的复杂关系,传统的休止角法存在误差还不小,如此每次效果都不一样;此法以快速测量为又是,作为一种简单处理方法以提供参考。因此,影响粉体流动性的关键因素是什么,具体衡量方法是什么?
工欲善其事必先利其器,我这里给出因素,同时提供粉体顶级解决方案。毋庸置疑,德国人在这方面都是行业的标杆性存在。
粉末流动性的影响因素。
1.粒度。
颗粒尺寸越细,粉体比表面积越大,分子重力、静电引力作用越大,对颗粒流动有影响。具体是指一定范围内颗粒量占颗粒总量的百分比,主要通过表格、图形、函数等展现。
德国阿尔派eLS这是一款制药研发实验粒度分析仪,用于任何类型干燥物料的粒度分析,功能之强大无需赘述,大家可以了解一下。2.湿度。如果含水率较低,初始的水份会吸附在其表面,这种吸附水对粉体的流动性影响很小,随着水分的增加,吸附水周围形成了薄膜,颗粒间就不容易发生相对移动,从而限制了颗粒间的流动性,甚至当水分增加到超过最大的分子结合时,颗粒间就不容易发生相对移动。卡氏水分测定仪注:卡氏水分测定仪--各种物质的水含量测定
阿尔派超细粉湿润性国标测试仪PNT注:PNT-N是评价粉体与液体之间亲和力的工具,即通过测量液体渗透到粉末层的速度和质量来测量其润湿性。3.粒状结构方的和一个圆的,流动性肯定是不一样的,因此形貌不同的粉末流动性也不同。球状颗粒由于其相互间接触面积最小,流动性较差,颗粒表面与片状颗粒之间接触点较多,颗粒间的剪切力较大,因此流动性较差。4.粉末类型粉末流动性除与其粒度、粒径分布、含湿量、颗粒形态等物性有关外,还与其本身的材质组成有一定的联系。当今粉末的流动特性测试方法1.休止角。
其定义刚刚已经解释了。休止角的确定方法可归纳为:固定漏斗、固定圆锥槽、倾斜箱、旋转圆筒等4种。
休息角能提示粉粒之间的粘附,从而反映了粉料流动的困难程度,休止角小则流动性好的关系。传统手工测量偏差较大,主观性较强。
2.小孔外流速度法。
流动速度是微粉从某一孔径或管内流出的速度,一般而言,微粉的流动均匀性好,即流动性好。速度是粉体的粒度以视其均匀的函数,但流速方法不能定量描述出流的速度,无法区分出流特性非常接近的两种粉末。
3.振动法。
由于振动会影响粉体的松装密度,进而影响其流动性,可采用振实法来测定其流动性。粉未的粘结力是粉粒间的相互作用力,它与粉末的流动性关系密切,其值越大,粉末流动性越差。
振实方法将流动性与粘着性、松装密度联系起来考察,既直观又有说服力,重复性好,但仍无定量值。
4.Karl(Carr)指数法,目前科学界最认可的方法。
Carr流动性指数法是目前粉体流动性评价中应用最为认可一种综合评价方法。不只是用休止角,还包括压缩度、平板角、凝集度或均匀度4个指标来确定,每个项目最大25点,将测定结果转换成表示高、低度的点数,再用点加的方法得出总数作为流动性指数FI。
此法简单易行,适用范围广,简单易行,适用于附着性强、流动性差的粉体。根据Carr指数法,通过测定样品的各项流动性指数,再将其累加,就可以得到卡尔指数,从而得出对流动性状况的综合评价。为国际上通用的检测方法和标准。
阿尔派PT-X粉体流动性测试仪细川米克朗——用基于Carr指数法的原理研制而成的唯一符合美国材料测试协会标准的“细川米克朗”综合测粉仪器——粉体流动性喷流测量仪的最新型号PT-X型。
PTX流动性测试仪目前为粉体业公认测定维度无人能及的一款德国设备,该设备是以以Carr指数法为粉体特性评价理论依据研制的产品。该仪器测量范围覆盖了粉粒体的所有物理特征,包括7个粉粒体物性参数和3个辅助参数(图2),共10个标准测量项目。由各参数的确定,可全面平衡把握粉粒体的流动性、附着性、凝聚性、分散性及喷流性能。具体参数就不再赘述,请参考: