PFA塑料的粒度粒形分析V2

2020-08-14

背景介绍

 

氟塑料是指分子结构中含有氟原子的塑料。其由含氟单体如四氟乙烯六氟丙烯三氟氯乙烯、偏氟乙烯及氟乙烯等单体,通过均聚或共聚反应制得。随着高分子技术的不断发展,氟塑料种类也日益增多,如聚四氟乙烯(PTFE),聚全氟乙丙烯(FEP),可溶性聚四氟乙烯(PFA),聚三氟氯乙烯(PCTFE)等。氟塑料具有许多优异的性能,如优良的电绝缘性能、高度的耐热性、突出的耐油性、耐溶剂和耐磨性能,良好的耐湿性和耐低温性。因此,其应用范围较广泛,在国防、机电、冶金、石油化工等工业部门占有重要的地位。

PFA塑料为少量全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物。PFA的产品形式有用于模塑挤塑的粒状产品,用于旋转模塑和涂料的粉状产品;其半成品有、板、棒和管材。适于制作耐腐蚀件,减磨耐磨件、密封件、绝缘件和医.疗器械零件,高温电线、电缆绝缘层,防腐设备、密封材料、泵阀衬套,和化学容器。PFA由于其应用广泛,有“塑料王”之称。而在产品的生产过程中,对于原料的质量控制尤为重要。

本文利用粒度粒形分析仪对PFA塑料颗粒进行了粒径和粒形分析,并利用测量软件筛选出了缺陷颗粒,对产品的质量控制和后续的应用提供了重要的指导意义。

材料和设备

材料:透明片状塑料颗粒(PFA

仪器:Microtrac MRB PartAn 3D粒度粒形分析仪

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图1  PFA塑料

 

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2 PartAn 3D 粒度粒形分析仪

 

仪器测量原理

动态图像法的基本原理很简单,“所见即所得”。样品在镜头前移动,高速数码相机拍摄每一个颗粒的图像,显示它所有角度的信息。根据颗粒在图像上占据的位置和尺寸所覆盖的像素,来得到颗粒的长度,宽度,厚度,周长,面积等形状信息。

动态图像法可以在短时间内分析数以万计的样品颗粒,样品量大,代表性强,数据具有统计意义。

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测试原理图

粒形参数释义                                 

图片包含 文字, 游戏机 描述已自动生成

FLength:费雷特长度,2D图像中平行切线之间的zui大距离,3D序列图像中选择zuiFLength值;

FWidth:费雷特宽度,2D图像中平行切线之间的最小距离,3D序列图像中选择zuiFWidth值;

FThickness:费雷特厚度,此参数为3D独有,指图像中最小FWidth值。

Da:面积当量直径,

Circularity:圆度,Circularity=4πArea/Perimeter23D图像中, Area面积取平均面积值,Perimeter周长取平均周长值。

Solidity:实度,Solidity=Area/Chull AreaChull Area指凸包面积,3D图像中,分别取平均面积值和平均凸包面积。

 

测试结果

4所示为样品的长度(FLengthmm),宽度(FWidthmm,厚度(Fthicknessmm)的频率分布,由图可看出样品长度和宽度分布曲线高度重合,而与厚度分布差异明显,这与样品的形状特征较符合。

电脑屏幕截图 描述已自动生成

4样品粒径分布图

从粒径分布图中可以看出颗粒的整体粒度分布,再结合图像分析,可看出颗粒的形貌特征。颗粒的粒形参数多种多样,下图5中显示的为长度FLength。图5中每一行8~9张图像代表一个颗粒(从左至右的变化),下方标注的数值为该颗粒的参数值(图中参数为FLength,并取其中标星号数字为该颗粒的长度值。如下第1排颗粒,其FLength3.434mm(最大值)。

图片包含 游戏机 描述已自动生成

5样品颗粒的粒形图像

结合颗粒图像,选择具有代表性的粒形参数来筛选出缺陷颗粒。如图6a)所示,带“尾巴”颗粒,“与众不同”之处在于其圆度(circularity)、长度(FLength)和一般规则的颗粒有明显差异,利用软件的筛选功能,可将其甄别出来。同理,图6b)选择实度(solidity)和长度(FLength),图6c)选择直径Da(面积当量直径)。

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a

 

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b

 

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c

 

缺陷颗粒的筛选(a-带尾巴;b-有破损;c-粘连颗粒)

散点图可看出,颗粒总体粒径分布较集中,圆度集中在0.90左右。

地图的截图 描述已自动生成

粒形散点图

如下表所示,样品重复测试3次,重现性良好。

 样品3次测试的粒径分布对比

测试次数

1

2

3

SD

D10(mm)

2.47

2.5

2.51

0.0208

D50(mm)

2.64

2.65

2.65

0.0058

D90(mm)

2.78

2.78

2.77

0.0058

 

结论

3D粒形测量软件具有30多种参数,可对颗粒的形貌进行较全面的分析,这对于提高生产效率和控制产品质量非常有意义。

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