用LUM仪器的STEP技术表征颗粒表面性质的新方法——疏水性/亲水性

最近，氧化物、炭黑和聚合物等各种颗粒被用作电池和电子设备的材料。在这些应用中，颗粒通常与非水溶液混合，其中颗粒与溶剂的亲和力对于将颗粒有效地分散在液体中非常重要。通常，颗粒表面与液体的亲和力用接触角来表示，但它对表面性质的微小变化不敏感，并且当颗粒被压实形成平面时，很难为测量准备相同的条件。从这个意义上说，开发一种快速灵敏的方法来表征颗粒表面对液体的亲和力，成为正确处理此类应用材料的关键技术之一。

本文描述了用LUM仪器的STEP技术来定性表征颗粒表面性质的新方法——疏水性/亲水性。该技术可以通过监测沉降行为来非常容易地检测/区分液体中的聚集/絮凝/分散颗粒。当颗粒对液体具有非常高的亲和力时，颗粒可以容易地或自然地分散在液体中。相反，当颗粒对液体的亲和力很低时，颗粒不能在液体中分散并保持聚集/絮凝状态，这导致离心过程中的快速沉降。

1. 测试原理    

Fig1 Test Principle

使用近红外光源（或多光源系统）不断照射整个样品，在样品离心加速分离的同时，与光源平行的检测器随时间连续监测并反映样品的透光率变化，从而形成样品在分离过程的空间和时间透光率图谱。通过配套的分析软件，既可定性分析样品详细的失稳过程，又可对样品间的不稳定性指数，界面分层，颗粒迁移速度，粒度和分布等进行定量分析和比较。

2. 样品和测试条件

2.1 样品制备：将炭黑颗粒分别分散在乙醇和水-乙醇溶剂（1:1）混合液中。

2.2 测试条件：LUMiSizer611，25℃，2000prm，10s

3. 测试结果    

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.

当炭黑颗粒与乙醇（a）混合时，颗粒不分散，沉淀快。另一方面，当颗粒与水-乙醇溶剂（1:1）混合时，与（a）的情况相比，颗粒更好地分散，因此沉积更慢。很容易发现，该测试用的炭黑颗粒对含有水的溶剂具有更高的亲和力。因此，很明显，离心式分析光谱法可以非常快速地用来区分颗粒对液体的亲和力。