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白石研发的填料分散评估技术

粒子分散型复合材料的特性很大程度上取决于基质中填料的分散状态(粒径分布)。
因此,想要设计出符合要求的特性的复合材料,最重要的是测定树脂等基质中的粒径分布。

基质中填料粒径分布

基质中填料粒径分布

白石集团自主研发了三种测量评估基质中粒径分布的技术,分别为:

基于这些评估技术,白石集团还会对填料粉体的生产和使用方法提出建议,以让产品具备所需性能。

1. 激光衍射散射法

纳米粒径分析仪SALD-7500nano(岛津制作所生产)

用激光照射粒子时,根据不同的粒子尺寸,会产生不同方向的衍射光和散射光。通过检测和分析这些光线,测量出粒径分布。
测量范围可以从几纳米到几百微米,并且可以通过更换湿法测量系统的溶剂来测量任何基质。

测量示例

本示例中,我们制作了添加不同表面处理的碳酸钙的增塑剂(DINP)分散体,并使用激光衍射散射法测量了基质中的粒径分布,结果如右图所示。由此可见,从初级粒子(约100nm)到100μm以上的凝集体,我们都能定量测量到基质中的填料的分散状态。

2. 显微镜法

测量几十微米到几百微米的较大粒径时,通过光学显微镜观察是一种有效的手段。
由于是直接观察,还可以得到无法体现到数据中的丰富视觉信息,可以说是一种可靠度较高的测量方法。

测量示例1

本示例中针对添加表面处理碳酸钙的氨基甲酸酯密封胶按不同混炼时间点进行了取样,并用显微镜法测量了其分散状态。
随混炼时间的增加,我们可以定量地评估其分散状态。

测量示例2

本示例中使用不同处理量的表面处理碳酸钙,将其添加至氨基甲酸酯密封胶中,并用显微镜法测量了其分散状态。经过确认,处理量越多,初期的分散就越均匀,且最终能制得更为均匀、分散的产品。
另外,我们还发现,随着分散的进行,密封胶的延展特性得到提升。由此阐明了分散状态与材料特性之间的关系。

对外发表

森山美果、筬部周浩、田近正彦、日高重助
《密封胶中碳酸钙的分散性检测》
第56届 日本粘合学会年会

3. 介电常数测量法

在基质中混入填料时,复合材料的介电常数会受到填料的分散状态的影响。我们利用这个规律开发了通过测量复合材料的介电常数来推算填料的粒径分布的系统。

测量实例

通过改变混炼时间,使氨基甲酸酯密封胶中碳酸钙的分散状态发生改变后,测量了各个密封胶的介电常数。
混炼越长,分散状态越均匀,也能获得介电常数更高的密封胶,而且推算值十分接近测量值。
由此可见,可以通过测量介电常数来测量分散体的粒径分布。

对外发表

久志本筑(东北大学多元物质科学研究所)、森山美果、日高重助及其他4人
《通过宏观介电常数对微粒子复合材料中的微粒子分散状态的检测》
J. Soc. Powder Technol., Japan, 56, 4–14 (2019).

我们今后将凭借这些新的填料分析技术,正确地把握顾客的需求,为顾客带来符合需求的优质产品和商品。