纳米碳酸钙粒径检测-静电吸附法的探讨

冼丽屏 陈炳耀 姚荣茂 全文高

摘要：通过调节静电的强弱来调节吸附力的大小，把静电吸附力分成若干等级，在不同等级的静电吸附力下对不同粒径等级纳米碳酸钙进行吸附筛选达到对纳米碳酸钙粒径的分级检测。

关键词：纳米碳酸钙粒径;纳米碳酸钙粒径的检测;粒径的检测;静电吸附法;静电效应

中图分类号：TQ050文献标志码：A 文章编号：1001-5922（2019）00-0030-02

纳米碳酸钙是一种重要的无机材料，在橡胶、塑料、造纸、涂料、纺织、油墨、牙膏、化妆品、食品、制药等多个工业领域。作为一种功能性无机填料。由于不同大小的纳米碳酸钙粒子的应用范围不同，纳米碳酸钙的粒径的分级是非常重要的指标之一。在此，探讨一种静电效应在纳米碳酸钙粒径检测中的应用，对纳米碳酸钙粒径检测粒径可控具有重要的意义。本文将通过调节静电发生器输出电压的高低来调节吸附力的大小，把吸附力分成若干等级，在不同等级的静电吸附力下对不同粒径等级纳米碳酸钙进行吸附筛选实现对纳米碳酸钙粒径的分极的检测。

1纳米碳酸钙粒径的分级指标

①橡胶塑料用纳米碳酸钙粒径指标分3级，I级≤50nm，Ⅱ级≤50～70nm，Ⅲ级≤100nm;②密封胶、胶粘剂用纳米碳酸钙粒径推荐指标分2级，I级≤40～60nm，Ⅱ级≤61～90nm;③胶印油墨用纳米碳酸钙粒径推荐指标分2级，I级≤20～60nm，Ⅱ级≤60～90hm;④涂料用纳米碳酸钙粒径推荐指标：60～90nm。

2静电吸附原理

带静电的物体靠近微小的物体时，由于静电感应现象，靠近带静电物体的一端感应出与带静电物体相反的电性，而被吸引贴附于带静电物体上的现象称为静电吸附。利用这一原理，调节静电发生器的输出的高低来调节吸附力的大小。把吸附力分成若干等级，在不同等级的静电吸附力下对不同粒径等级纳米碳酸钙进行吸附实现对纳米碳酸钙粒径的分极的检测。当纳米碳酸钙重力与体积成正比，且静电吸附力与纳米碳酸钙重力成正比，即可得出静电吸附力纳米碳酸钙粒径成正比的数据模型。

3静电力可线性调节

静电学最基本的定律是库仑定律。一个点电荷q作用于另一个点电荷Q的静电力F，可以用库仑定律计算出来。点电荷是理想化的带电粒子。在这里，称点电荷q为源点电荷，称点电荷O为检验电荷。静电力的大小跟两个点电荷之间的距离的平方成反比，跟q、Q的乘积成正比，作用力的方向沿连线，同号电荷相斥，异号电荷相吸，通过调节电荷的多少，实现对静电力的调节。

4电荷量的计算

Q=It（其中I是电流，单位A，t是时间，单位s）

Q=ne（其中n为整数，e指元电荷，e=1.6021892×10^∧-19库仑）

Q=CU（其中C指电容，U指电压）

因此，现实中，电荷量可通过调节电流或电压进行调节。

5静电荷可均匀分布

电荷均匀分布指电荷在线、或面、或体中具有均匀的分布，用专业一点的术语说，就是密度是均匀的。用形象的语言说，就象是水杯中的水，而不象鸡蛋中的蛋黄、蛋白那样。对面或线上的分布道理相同。为何电荷是均匀分布的？因为不均匀分布，就会导致电场不稳定，就会产生电荷移动。所以一定是均匀分布的。

6实验模型的建立

如图1电荷吸附的原理，通過实验，可得出图2电量和粒径的关系。

如图1，当直流电源放电时，在吸附板之间产生电荷层，在板的一面均匀分布，吸附板的另一面即可吸引待测纳米碳酸钙样品，当调节不同等级电流时，释放出相应不同等级的电量，可吸附不同等级的纳米碳酸钙样品，这样就有了图2这个关系图。实际操作时，检测样品粒径是否在20-60nm，把电量调为1-3单位电量，观察纳米碳酸钙样品被吸附的量小于100%，检测结果即为该纳米碳酸钙粉粒径大于60nm，观察纳米碳酸钙样品被吸附的量等于100%，检测结果即为该纳米碳酸钙粉粒径在20-60nm范围内。

7实际应用

检测各个粒径范围的百分比含量，结合称重法实现。方法如下：称量100g样品，调节电量l时，吸附了50g样品，结合图2即可算出样品粒径为20nm以下的占50%;继续调节电量2时，如果此时吸附了30%样品，结合图2即可算出样品粒径为20～40nm的占30%;以此类推，直到吸附完，即可得到该样品的各个粒径范围的百分比含量。

8结语

通过以上探讨，采用静电吸附法检测纳米碳酸钙粒径是可行的。结合上述理论模型，纳米碳酸钙的使用者可自制小型静电吸附设备，通过实验数据的对比调节，得到精确测量纳米碳酸钙粒径的检测仪器，对纳米碳酸钙粒径检测具有重要的意义。当放大该设备到纳米碳酸钙生产中，可作为纳米碳酸钙粒径筛选的一道工序的设备引入，帮助厂家将生产出来的产品进行精准的筛选，对纳米碳酸钙生产同样具有重要的意义。