關(guān)鍵詞：毛細(xì)管樣品池、高濃度顏料、粒徑

    顏料是指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。顏料的制造過程中會關(guān)注顏料顆粒的顏色、著色力、遮蓋力、耐光性、耐候性等等性能，而這些性能和顏料顆粒的粒徑息息相關(guān)。

    這個應(yīng)用中，我們使用動態(tài)光散射技術(shù)檢測了兩種高濃度顏料懸浮液的粒徑。由于樣品的濃度較高，透光性不好，我們使用了內(nèi)徑為1mm的毛細(xì)管樣品池進(jìn)行測試。

原理和設(shè)備

    動態(tài)光散射技術(shù)DLS是利用激光照射在樣品溶液或者懸浮液上，通過光電檢測器檢測樣品顆粒布朗運(yùn)動產(chǎn)生的散射光波動隨時間的變化。利用相關(guān)器的時間相關(guān)性統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算可以得到相關(guān)曲線，進(jìn)而得到顆粒的布朗運(yùn)動速度，即擴(kuò)散系數(shù)D。通過斯托克斯-愛因斯坦方程，我們把顆粒的布朗運(yùn)動速度和其粒徑D_H聯(lián)系起來：

    其中k_B為玻爾茲曼常數(shù)，T為環(huán)境溫度，??為溶劑粘度，D_H為顆粒的流體力學(xué)直徑。

    我們采用丹東百特公司的BeNano 90 納米粒度儀。儀器使用波長671nm，功率50mW激光器作為光源，設(shè)置在90度角的APD檢測器進(jìn)行散射光信號采集。采用單模光纖進(jìn)行信號傳導(dǎo)，以最大程度的提高信噪比。

樣品制備和測試條件

    檢測了兩種顏料體系，一種為紅色另一種為黃色，均分散水中。

    通過BeNano 90內(nèi)置的溫度控制系統(tǒng)開機(jī)默認(rèn)測試溫度控制為25℃±0.1℃。每一個樣品在放入樣品池后進(jìn)行至少三次測試，以檢測結(jié)果的重復(fù)性和得到結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

測試結(jié)果和討論

    通過樣品的原始散射光信號，我們得到這些樣品的相關(guān)曲線：

圖1. 紅色樣品多次測試相關(guān)曲線

圖2. 黃色樣品多次測試相關(guān)曲線

    圖1和圖2中可以看出，兩個樣品的多次重復(fù)性測試的相關(guān)曲線重復(fù)性良好。顏色并沒有影響測試的原始信號。

圖3. 紅色樣品的粒徑分布曲線

圖4. 黃色樣品的粒徑分布曲線

    通過圖3和圖4可以看出，兩個樣品粒徑分布都呈現(xiàn)寬分布，具有可以明顯區(qū)分的兩個粒徑分布峰，較小的分布峰在幾十納米，而大顆粒分布峰在幾百納米至微米級別。

    我們將樣品在不同條件下多次檢測的結(jié)果列于下表中：

    通過粒徑結(jié)果，我們可以看出兩個樣品都為納米級別，2#樣品的粒徑更大一些但是分布相對較窄。