[發(fā)明專利]一種多孔碳酸鈣初始自滲吸率測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310664690.6
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN103630478A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉國棟;張美云;郭凌華;冷彩鳳;張曼
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N1/44
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 羅笛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于造紙技術(shù)及多孔材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多孔材料自滲吸率的測量方法，具體涉及一種多孔碳酸鈣初始自滲吸率測量方法。

背景技術(shù)

所謂自發(fā)滲吸（簡稱自滲吸）是多孔介質(zhì)在毛細(xì)管力驅(qū)動下自發(fā)地吸入潤濕液體或流體的過程。這是一種普遍存在的自然現(xiàn)象，存在于眾多學(xué)科中，如土壤中地下水的傳輸、流體在巖石中的流動、油墨在紙張及涂層中的滲吸等領(lǐng)域。由于自滲吸廣泛應(yīng)用而備受相關(guān)領(lǐng)域科技人員的關(guān)注，尤其在造紙技術(shù)領(lǐng)域，紙張涂層對油墨自滲吸的性能對于印刷質(zhì)量也有重要的影響。目前對于多孔材料自吸速率的描述，大部分還是利用傳統(tǒng)的Lucas-Washburn（LW）自吸模型，但是用此模型描述容易產(chǎn)生一定的誤差，而且在某些多孔材料滲吸中，模型的預(yù)測值跟實(shí)際情況差異很大。

對于多孔碳酸鈣而言，自滲吸率特性是開發(fā)新型碳酸鈣及新型紙張涂層材料的重要特性。利用傳統(tǒng)的模型來描述碳酸鈣自滲吸率時，尤其在初始階段，傳統(tǒng)的模型無法準(zhǔn)確的預(yù)測和測量初始滲透率，出現(xiàn)了較大的誤差；初始滲吸階段過后的滲吸，基本符合傳統(tǒng)滲吸模型的描述，誤差較小。因此準(zhǔn)確的描述多孔碳酸鈣的初始階段的自滲吸率對于實(shí)際碳酸鈣的生產(chǎn)和多孔碳酸鈣結(jié)構(gòu)改性有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種多孔碳酸鈣初始自滲吸率測量方法，解決了現(xiàn)有預(yù)測模型不能準(zhǔn)確測量材料的自滲吸率的問題，尤其是本發(fā)明準(zhǔn)確的測量了多孔碳酸鈣初始階段的自滲吸率大小，為多孔碳酸鈣滲吸特性的描述提供方法支持，也為碳酸鈣滲吸性能改性和滲吸材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供可靠數(shù)據(jù)，該方法也可測量同類或與碳酸鈣結(jié)構(gòu)差異不大的多孔材料自滲吸率的測量和預(yù)測。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種多孔碳酸鈣初始自滲吸率測量方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1：碳酸鈣樣本的處理；

步驟2：利用氮?dú)馕絻x自帶的氮?dú)飧稍锱艢庋b置，在150-155度，利用氮?dú)馀懦龢颖緝?nèi)部空氣1-2個小時，之后在室溫下利用氮?dú)饫鋮s剛剛加熱排氣的樣本20-30分鐘，并進(jìn)行稱重，得到樣品的凈質(zhì)量；

步驟3：按照標(biāo)準(zhǔn)的氮?dú)馕絻x的操作，對粉體碳酸鈣進(jìn)行吸附/解附曲線的測量；

步驟4：根據(jù)材料吸附/解附特性，在吸附/解附曲線上確定發(fā)生遲滯圈的起點(diǎn)和終點(diǎn)，并確定遲滯圈起點(diǎn)相對壓p_i和終點(diǎn)的相對壓p_e；

步驟5：根據(jù)Kelvin公式將步驟4中的相對壓力帶入Kelvin公式，計(jì)算求得遲滯圈起點(diǎn)孔徑大小r_i和終點(diǎn)的孔徑大小r_e；其中p為相對壓，γ是氮?dú)獾哪鄣谋砻鎻埩Γ扔?.88mN.m^-1，V_L是氮?dú)饽鄣哪栿w積，等于34.68cm³.mol^-1，T為設(shè)備實(shí)驗(yàn)工作溫度，等于77.35K；

步驟6：用步驟5中得到的孔徑大小加上氮?dú)馕胶穸龋玫竭t滯圈點(diǎn)實(shí)際孔徑；

步驟7：根據(jù)步驟6中得到的遲滯圈點(diǎn)實(shí)際孔徑大小，結(jié)合氮?dú)馕絻x器的BJH數(shù)學(xué)模型所測量的孔徑大小與比表面積的數(shù)據(jù)列表，將在遲滯圈起點(diǎn)孔徑到終點(diǎn)孔徑上所對應(yīng)的材料的比表面積相加，得到材料遲滯圈的面積S_h；

步驟8：利用壓汞儀測量材料內(nèi)部的總孔體積V_m，及內(nèi)部的比表面積S_m，根據(jù)下列公式得到材料的平均孔徑R_A：

RA=2.5·VmSm;]]>

步驟9：根據(jù)材料遲滯圈的面積和材料的平均孔徑，根據(jù)下列公式，計(jì)算單位自滲吸的體積V隨根時間的函數(shù)關(guān)系：