粒度分布与Zeta电位分析

1.粒度分布

粒度分布是指分散样品中，不同粒径颗粒占颗粒总量的百分数。有区间分布和累积分布两种形式。区间分布又称为微分分布或频率分布，它表示一系列粒径区间中颗粒的百分含量。累计分布也称为积分分布，它表示小于或大于某粒径颗粒的百分含量。当样品中所有颗粒的真密度相同时，颗粒的重量分布和体积分布一致。在没有特别说明时，仪器给出的粒度分布一般指重量或体积分布。

激光粒度仪测试粒度分布表征指标如下。

D50是样品的累积粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径。物理意义是粒径大于它的颗粒占50%，粒径小于它的颗粒也占50%，D50也叫中位径或中值粒径。D50常用来表示粉体的平均粒度。

D97是样品的累积粒度分布数达到97%时所对应的粒径。物理意义是粒径小于它的颗粒占97%。D97常用来表示粉体粗端的粒度指标。其他如D10、D90等参数的定义与物理意义与D97相似。

比表面积是指单位重量的颗粒的表面积之和。比表面积的单位为m2/kg或cm2/g。粒度越细，比表面积越大。

粒度分布稳定，表明胶体分散稳定。胶体分散稳定的机理，包括空间位阻和静电荷稳定（双电层），Zeta电位就可以很好地指示颗粒间作用强度，进而预测胶体系统的稳定性。

2.Zeta电位（Zeta Potential）

Zeta电位是指剪切面（Shear Plane）的电位（图2-1），又叫电动电位或电动电势（ζ-电位或ζ-电势），是表征胶体分散系稳定性的重要指标。

图2-1　Zeta电位含义(www.xing528.com)

在涂布液中，表面活性剂吸附在颗粒表面，阳离子表面活性剂会形成带正电的表面，阴离子表面活性剂会形成带负电的表面。各种来源的表面电荷，导致在颗粒表面的电荷变化影响离子在界面的分布，造成表面周围平衡离子的浓度增加，在每一颗粒周围形成一个双电层。

由图2-1可见，Zeta电位是与一个颗粒在某一特定介质中所带的总电荷有关，确切地说，是颗粒在剪切面处的电位，该电位与颗粒表面、分散介质有关，可能与表面电位无关，微小的pH值的变化或离子浓度变化可能会产生很大的Zeta电位变化，Zeta电位与剪切面的位置相关。

如果颗粒带有很多负或正电荷，也就是说带有很高的Zeta电位，它们会相互排斥，从而达到整个体系的稳定；如果颗粒带有很少的负或正电荷，也就是说它的Zeta电位很低，它们会相互吸引，从而达到整个体系的稳定。

水相中颗粒分散稳定性的分界线，一般认为在+30mV或-30mV。如果所有颗粒都带有高于+30mV或低于-30mV的Zeta电位，则该分散体系应该比较稳定。

3.pH值

不同品种纸张的涂布液，有不同的pH值要求（见表2-4）。

表2-4　纸张涂布液的pH值及其影响

涂布液的酸碱性，对涂布液分散稳定性、黏度、黏结力及涂布质量和涂布稳定性能均有影响。

pH值的变化，影响分散体系中颜料颗粒周边的双电层，进而影响颜料的分散稳定性。阿拉伯树胶和明胶的混合溶液，存在沉降等电点，一旦pH值达到等电点值，良好溶解的阿拉伯树胶和明胶就会发生沉降。向胶体中加入电解质能使其沉降，也是由于体系中正负电荷比例变化，破坏胶束周边双电层所致。

涂布干燥过程中pH值变化，可能对涂层形成过程的自组装有影响，有待深入研究。