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Retsch小課堂|納米研磨關鍵技術及應用分享(下篇)

閱讀:1662發布時間:2021/10/22

球磨儀的性能對納米研磨的效果至關重要,一方面要保證高能量輸入到研磨過程,另一方面球磨儀要有穩定的性能,研磨罐研磨球的材質要符合納米研磨的要求。那么常用于納米研磨的球磨儀有行星式球磨儀、高能水冷球磨儀、高能撞擊式球磨儀。

#01 行星式球磨儀PM系列

行星式球磨儀是比較經典的球磨儀,研磨罐位于太陽輪的偏心位置,太陽輪公轉的同時,研磨罐繞軸反方向自轉。研磨罐帶動研磨球樣品運動時,受到自轉偏向力的疊加影響,產生速度差,從而研磨球研磨罐與樣品之間產生非常強的擠壓力和摩擦力,實現樣品顆粒的納米研磨。

德國萊馳主要有三款行星式球磨儀用于納米研磨:PM100(一個工作位),PM200(兩個工作位),PM400(四個工作位)。氧化鋯的研磨罐有50mL、125mL、250mL、500mL四種規格,可根據樣品處理量進行選擇使用。PM系列行星式球磨儀主要采用風冷進行冷卻,可設置研磨間歇,避免溫度升溫過高。
 

圖片

PM案例分享1


樣品:沸石;5g
PM400行星式球磨儀;350r/min;3h
125mL氧化鋯研磨罐+100μm氧化鋯研磨球80mL+水60mL;
樣品研磨前:D90=12.28μm、D50=6.83μm、D10=2.22μm;
研磨后樣品顆粒尺寸:D90=176.9 nm、D50=133.5 nm、D10=109.5 nm

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PM案例分享2


樣品:鈦酸鋇;11.5g
PM200行星式球磨儀;500r/min;5h
50mL氧化鋯研磨罐+500μm氧化鋯研磨球30mL+6.5mL油酸+20mL庚烷;
樣品研磨前:D90=15.30μm、D50=3.66μm、D10=1.33μm;
研磨后5h后效果較好樣品顆粒尺寸:D90=95nm、D50=74 nm、D10=59 nm

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#02 高能水冷球磨儀Emax

高能水冷球磨儀Emax是一臺高能量的球磨儀,轉速高達2000r/min,綜合了三種不同研磨儀的優勢:高能撞擊(混合型球磨儀)、強力摩擦(振動盤式研磨儀)和可控研磨罐圓周運動(行星式球磨儀),結合特殊跑道型設計的研磨罐,導致研磨球間摩擦力增強,最終研磨效果好。另外,Emax獨特的高效水冷系統,無需間歇,可連續研磨,極大地提高了研磨效率。Emax有兩個工作位,氧化鋯研磨罐容積有50mL、80mL和125mL三種規格。      

 

Emax案例分享1

樣品:電池材料;8g

Emax高能水冷球磨儀;1200r/min;2h
50mL氧化鋯研磨罐+1mm氧化鋯研磨球35mL+25mL異丙醇;
研磨后樣品顆粒均在100nm以下,分布均勻

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Emax案例分享2

樣品:TiO2;10g
Emax高能水冷球磨儀;2000r/min;30min
50mL氧化鋯研磨罐+100μm氧化鋯研磨球30mL+1% Na4P2O7 15mL;
樣品研磨前:D90=1.32μm、D50=0.64μm、D10=0.41μm;
研磨后樣品顆粒尺寸:D90=87 nm、D50=68 nm、D10=57 nm
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#03 高能振蕩撞擊式球磨儀MM500

高能振蕩撞擊式球磨儀兼顧混合型球磨儀和行星式球磨儀的優點,其運動方式是水平方向上的振臂運動,能夠在高能量輸入的情況下長時間運行。MM500目前有兩款適合做納米研磨:MM500nano、MM500Control。MM500nano最大頻率35Hz能量更大,冷卻方式為風冷,而MM500Control最大頻率30Hz,帶有高效的冷卻系統,溫度可以控制在-100℃到100℃之間。MM500的氧化鋯研磨罐形狀類似于Emax的跑道型研磨罐,容積有50mL、80mL和125mL三種規格。

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MM500案例分享1

樣品:Al2O3;30g;原始粒徑10μm左右
MM500nano高能振蕩撞擊式球磨儀;35Hz;2h
125mL氧化鋯研磨罐+100μm氧化鋯研磨球75mL+0.5% Na4P2O7 33mL;
研磨1h后:D90=200.2 nm、D50=122.9 nm、D10=75.5 nm;
研磨2h后:D90=140.4 nm、D50=93.4 nm、D10=66.8 nm

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MM500案例分享2

樣品:TiO2;25g;原始粒徑3μm左右
MM500nano高能振蕩撞擊式球磨儀;35Hz;2h
125mL氧化鋯研磨罐+100μm氧化鋯研磨球75mL+1% Na4P2O7 30mL;
研磨30min后:D90=119.2 nm、D50=81.4 nm、D10=61.8 nm;
研磨2h后:D90=94.9 nm、D50=74.4 nm、D10=60.2 nm

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# 小結
總的來說,納米研磨需要高性能的球磨儀來實現,萊馳作為樣品前處理的品牌,擁有較全的高能球磨儀系列:PM系列行星式球磨儀、Emax高能水冷球磨儀、MM500高能振蕩式球磨儀,客戶可以根據樣品的性質、處理量、溫敏性以及儀器的預算選擇使用。另外,納米研磨都是濕磨,通常使用氧化鋯材質的研磨罐研磨球,一般研磨球的量為2/3研磨罐體積,研磨球規格通常1mm、500μm、100μm,球料比(體積比)不低于6:1,一般還需要使用適合的分散劑分散納米顆粒。

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