背景介紹

氟塑料是指分子結(jié)構(gòu)中含有氟原子的塑料。其由含氟單體如四氟乙烯,、六氟丙烯,、三氟氯乙烯、偏氟乙烯及氟乙烯等單體,，通過(guò)均聚或共聚反應(yīng)制得,。隨著高分子技術(shù)的不斷發(fā)展，氟塑料種類也日益增多,，如聚四氟乙烯（PTFE）,，聚全氟乙丙烯（FEP），可溶性聚四氟乙烯（PFA）,，聚三氟氯乙烯（PCTFE）等,。氟塑料具有許多優(yōu)異的性能，如優(yōu)良的電絕緣性能,、高度的耐熱性,、突出的耐油性、耐溶劑和耐磨性能,，良好的耐濕性和耐低溫性,。因此，其應(yīng)用范圍較廣泛,，在國(guó)防,、機(jī)電、冶金,、石油化工等工業(yè)部門占有重要的地位,。

PFA塑料為少量全氟丙基全氟乙烯基醚與聚四氟乙烯的共聚物。PFA的產(chǎn)品形式有用于模塑和擠塑的粒狀產(chǎn)品,，用于旋轉(zhuǎn)模塑和涂料的粉狀產(chǎn)品,；其半成品有膜、板,、棒和管材,。適于制作耐腐蝕件，減磨耐磨件,、密封件,、絕緣件和醫(yī).療器械零件，高溫電線、電纜絕緣層,，防腐設(shè)備,、密封材料、泵閥襯套,，和化學(xué)容器,。PFA由于其應(yīng)用廣泛，有“塑料王”之稱,。而在產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中,，對(duì)于原料的質(zhì)量控制尤為重要。

本文利用粒度粒形分析儀對(duì)PFA塑料顆粒進(jìn)行了粒徑和粒形分析,，并利用測(cè)量軟件篩選出了缺陷顆粒,，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量控制和后續(xù)的應(yīng)用提供了重要的指導(dǎo)意義。

材料和設(shè)備

材料：透明片狀塑料顆粒（PFA）

儀器：Microtrac MRB PartAn 3D粒度粒形分析儀

圖1  PFA塑料

圖2 PartAn 3D 粒度粒形分析儀

儀器測(cè)量原理

動(dòng)態(tài)圖像法的基本原理很簡(jiǎn)單,，“所見(jiàn)即所得”,。樣品在鏡頭前移動(dòng)，高速數(shù)碼相機(jī)拍攝每一個(gè)顆粒的圖像,，顯示它所有角度的信息,。根據(jù)顆粒在圖像上占據(jù)的位置和尺寸所覆蓋的像素，來(lái)得到顆粒的長(zhǎng)度,，寬度,，厚度，周長(zhǎng),，面積等形狀信息,。

動(dòng)態(tài)圖像法可以在短時(shí)間內(nèi)分析數(shù)以萬(wàn)計(jì)的樣品顆粒，樣品量大,，代表性強(qiáng),，數(shù)據(jù)具有統(tǒng)計(jì)意義。

圖3 測(cè)試原理圖

粒形參數(shù)釋義                                 

FLength：費(fèi)雷特長(zhǎng)度,，2D圖像中平行切線之間的zui大距離,，3D序列圖像中選擇zui大FLength值；

FWidth：費(fèi)雷特寬度,，2D圖像中平行切線之間的小距離,，3D序列圖像中選擇zui大FWidth值；

FThickness：費(fèi)雷特厚度,，此參數(shù)為3D*,，指圖像中小FWidth值。

Da：面積當(dāng)量直徑,，

Circularity：圓度,，Circularity=4πArea/Perimeter2,，3D圖像中， Area面積取平均面積值,，Perimeter周長(zhǎng)取平均周長(zhǎng)值,。

Solidity：實(shí)度，Solidity=Area/Chull Area,，Chull Area指凸包面積,，3D圖像中，分別取平均面積值和平均凸包面積,。

測(cè)試結(jié)果

圖4所示為樣品的長(zhǎng)度（FLength,，mm），寬度（FWidth,，mm）,厚度（Fthickness,，mm）的頻率分布,，由圖可看出樣品長(zhǎng)度和寬度分布曲線高度重合,，而與厚度分布差異明顯，這與樣品的形狀特征較符合,。

圖4樣品粒徑分布圖

從粒徑分布圖中可以看出顆粒的整體粒度分布,，再結(jié)合圖像分析，可看出顆粒的形貌特征,。顆粒的粒形參數(shù)多種多樣,，下圖5中顯示的為長(zhǎng)度FLength。圖5中每一行8~9張圖像代表一個(gè)顆粒（從左至右的變化）,，下方標(biāo)注的數(shù)值為該顆粒的參數(shù)值（圖中參數(shù)為FLength）,并取其中標(biāo)星號(hào)數(shù)字為該顆粒的長(zhǎng)度值,。如下第1排顆粒，其FLength為3.434mm（大值）,。

圖5樣品顆粒的粒形圖像

結(jié)合顆粒圖像,，選擇具有代表性的粒形參數(shù)來(lái)篩選出缺陷顆粒。如圖6（a）所示,，帶“尾巴”顆粒,，“與眾不同”之處在于其圓度（circularity）、長(zhǎng)度（FLength）和一般規(guī)則的顆粒有明顯差異,，利用軟件的篩選功能,，可將其甄別出來(lái)。同理,，圖6（b）選擇實(shí)度（solidity）和長(zhǎng)度（FLength）,，圖6（c）選擇直徑Da（面積當(dāng)量直徑）。

a

b

c

圖6 缺陷顆粒的篩選（a-帶尾巴,；b-有破損,；c-粘連顆粒）

散點(diǎn)圖可看出,，顆粒總體粒徑分布較集中,，圓度集中在0.90左右,。

圖7 粒形散點(diǎn)圖

如下表所示，樣品重復(fù)測(cè)試3次,，重現(xiàn)性良好,。

表1  樣品3次測(cè)試的粒徑分布對(duì)比

結(jié)論

3D粒形測(cè)量軟件具有30多種參數(shù)，可對(duì)顆粒的形貌進(jìn)行較全面的分析,，這對(duì)于提高生產(chǎn)效率和控制產(chǎn)品質(zhì)量非常有意義,。