用LUM儀器的STEP技術(shù)表征顆粒表面性質(zhì)的新方法——疏水性/親水性

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(shè)備的材料。在這些應(yīng)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(duì)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(lái)表示，但它對(duì)表面性質(zhì)的微小變化不敏感，并且當(dāng)顆粒被壓實(shí)形成平面時(shí)，很難為測(cè)量準(zhǔn)備相同的條件。從這個(gè)意義上說(shuō)，開(kāi)發(fā)一種快速靈敏的方法來(lái)表征顆粒表面對(duì)液體的親和力，成為正確處理此類(lèi)應(yīng)用材料的關(guān)鍵技術(shù)之一。

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

1. 測(cè)試原理    

Fig1 Test Principle

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

2. 樣品和測(cè)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(cè)試條件：LUMiSizer611，25℃，2000prm，10s

3. 測(cè)試結(jié)果    

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(dāng)炭黑顆粒與乙醇（a）混合時(shí)，顆粒不分散，沉淀快。另一方面，當(dāng)顆粒與水-乙醇溶劑（1:1）混合時(shí)，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(xiàn)，該測(cè)試用的炭黑顆粒對(duì)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?lái)區(qū)分顆粒對(duì)液體的親和力。