用LUM儀器的STEP技術表征顆粒表面性質的新方法——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備的材料。在這些應用中，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表示，但它對表面性質的微小變化不敏感，并且當顆粒被壓實形成平面時，很難為測量準備相同的條件。從這個意義上說，開發一種快速靈敏的方法來表征顆粒表面對液體的親和力，成為正確處理此類應用材料的關鍵技術之一。

本文描述了用LUM儀器的STEP技術來定性表征顆粒表面性質的新方法——疏水性/親水性。該技術可以通過監測沉降行為來非常容易地檢測/區分液體中的聚集/絮凝/分散顆粒。當顆粒對液體具有非常高的親和力時，顆粒可以容易地或自然地分散在液體中。相反，當顆粒對液體的親和力很低時，顆粒不能在液體中分散并保持聚集/絮凝狀態，這導致離心過程中的快速沉降。

1. 測試原理    

Fig1 Test Principle

使用近紅外光源（或多光源系統）不斷照射整個樣品，在樣品離心加速分離的同時，與光源平行的檢測器隨時間連續監測并反映樣品的透光率變化，從而形成樣品在分離過程的空間和時間透光率圖譜。通過配套的分析軟件，既可定性分析樣品詳細的失穩過程，又可對樣品間的不穩定性指數，界面分層，顆粒遷移速度，粒度和分布等進行定量分析和比較。

2. 樣品和測試條件

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 測試條件：LUMiSizer611，25℃，2000prm，10s

3. 測試結果    

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.

當炭黑顆粒與乙醇（a）混合時，顆粒不分散，沉淀快。另一方面，當顆粒與水-乙醇溶劑（1:1）混合時，與（a）的情況相比，顆粒更好地分散，因此沉積更慢。很容易發現，該測試用的炭黑顆粒對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常快速地用來區分顆粒對液體的親和力。