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Retsch小課堂｜納米研磨關鍵技術及應用分享（下篇）

來源：弗爾德（上海）儀器設備有限公司 2021年10月22日 09:39

球磨儀的性能對納米研磨的效果至關重要，一方面要保證高能量輸入到研磨過程，另一方面球磨儀要有穩定的性能，研磨罐研磨球的材質要符合納米研磨的要求。那么常用于納米研磨的球磨儀有行星式球磨儀、高能水冷球磨儀、高能撞擊式球磨儀。

#01 行星式球磨儀PM系列

行星式球磨儀是比較經典的球磨儀，研磨罐位于太陽輪的偏心位置，太陽輪公轉的同時，研磨罐繞軸反方向自轉。研磨罐帶動研磨球樣品運動時，受到自轉偏向力的疊加影響，產生速度差，從而研磨球研磨罐與樣品之間產生非常強的擠壓力和摩擦力，實現樣品顆粒的納米研磨。

德國萊馳主要有三款行星式球磨儀用于納米研磨：PM100（一個工作位），PM200（兩個工作位），PM400（四個工作位）。氧化鋯的研磨罐有50mL、125mL、250mL、500mL四種規格，可根據樣品處理量進行選擇使用。PM系列行星式球磨儀主要采用風冷進行冷卻，可設置研磨間歇，避免溫度升溫過高。

PM案例分享1

樣品：沸石；5g

PM400行星式球磨儀；350r/min;3h

125mL氧化鋯研磨罐+100μm氧化鋯研磨球80mL+水60mL；

樣品研磨前：D90=12.28μm、D50=6.83μm、D10=2.22μm；

研磨后樣品顆粒尺寸：D90=176.9 nm、D50=133.5 nm、D10=109.5 nm

PM案例分享2

樣品：鈦酸鋇；11.5g

PM200行星式球磨儀；500r/min;5h

50mL氧化鋯研磨罐+500μm氧化鋯研磨球30mL+6.5mL油酸+20mL庚烷；

樣品研磨前：D90=15.30μm、D50=3.66μm、D10=1.33μm；

研磨后5h后效果較好樣品顆粒尺寸：D90=95nm、D50=74 nm、D10=59 nm

#02 高能水冷球磨儀Emax

高能水冷球磨儀Emax是一臺高能量的球磨儀，轉速高達2000r/min,綜合了三種不同研磨儀的優勢：高能撞擊（混合型球磨儀）、強力摩擦（振動盤式研磨儀）和可控研磨罐圓周運動（行星式球磨儀），結合特殊跑道型設計的研磨罐，導致研磨球間摩擦力增強，最終研磨效果好。另外，Emax*的高效水冷系統，無需間歇，可連續研磨，極大地提高了研磨效率。Emax有兩個工作位，氧化鋯研磨罐容積有50mL、80mL和125mL三種規格。

Emax案例分享1

樣品：電池材料；8g

Emax高能水冷球磨儀；1200r/min;2h

50mL氧化鋯研磨罐+1mm氧化鋯研磨球35mL+25mL異丙醇；

研磨后樣品顆粒均在100nm以下，分布均勻

Emax案例分享2

樣品：TiO2；10g

Emax高能水冷球磨儀；2000r/min;30min

50mL氧化鋯研磨罐+100μm氧化鋯研磨球30mL+1% Na4P2O7 15mL；

樣品研磨前：D90=1.32μm、D50=0.64μm、D10=0.41μm；

研磨后樣品顆粒尺寸：D90=87 nm、D50=68 nm、D10=57 nm

#03 高能振蕩撞擊式球磨儀MM500

高能振蕩撞擊式球磨儀兼顧混合型球磨儀和行星式球磨儀的優點，其運動方式是水平方向上的振臂運動，能夠在高能量輸入的情況下長時間運行。MM500目前有兩款適合做納米研磨：MM500nano、MM500Control。MM500nano最大頻率35Hz能量更大，冷卻方式為風冷，而MM500Control最大頻率30Hz，帶有高效的冷卻系統，溫度可以控制在-100℃到100℃之間。MM500的氧化鋯研磨罐形狀類似于Emax的跑道型研磨罐，容積有50mL、80mL和125mL三種規格。

MM500案例分享1

樣品：Al2O3；30g；原始粒徑10μm左右

MM500nano高能振蕩撞擊式球磨儀；35Hz;2h

125mL氧化鋯研磨罐+100μm氧化鋯研磨球75mL+0.5% Na4P2O7 33mL；

研磨1h后：D90=200.2 nm、D50=122.9 nm、D10=75.5 nm；

研磨2h后：D90=140.4 nm、D50=93.4 nm、D10=66.8 nm

MM500案例分享2

樣品：TiO2；25g；原始粒徑3μm左右

MM500nano高能振蕩撞擊式球磨儀；35Hz;2h

125mL氧化鋯研磨罐+100μm氧化鋯研磨球75mL+1% Na4P2O7 30mL；

研磨30min后：D90=119.2 nm、D50=81.4 nm、D10=61.8 nm；

研磨2h后：D90=94.9 nm、D50=74.4 nm、D10=60.2 nm

# 小結

總的來說，納米研磨需要高性能的球磨儀來實現，萊馳作為樣品前處理的品牌，擁有較全的高能球磨儀系列：PM系列行星式球磨儀、Emax高能水冷球磨儀、MM500高能振蕩式球磨儀，客戶可以根據樣品的性質、處理量、溫敏性以及儀器的預算選擇使用。另外，納米研磨都是濕磨，通常使用氧化鋯材質的研磨罐研磨球，一般研磨球的量為2/3研磨罐體積，研磨球規格通常1mm、500μm、100μm，球料比（體積比）不低于6：1，一般還需要使用適合的分散劑分散納米顆粒。

弗爾德儀器
弗爾德（上海）儀器設備有限公司是弗爾德集團在華設立的全資子公司。全面負責德國Retsch（萊馳）粉碎、研磨、篩分設備，德國Microtrac MRB（麥奇克萊馳）多功能粒度粒形分析儀，Carbolite•Gero（卡博萊特•蓋羅）烘箱、高溫烘箱、箱式馬弗爐、灰化爐、管式馬弗爐、氣氛馬弗爐、真空馬弗爐、高溫馬弗爐及工業定制爐，Eltra（埃爾特）碳/氫/氧/氮/硫元素分析儀，QATM（奧德鎂）切割機、鑲嵌機、磨拋機、硬度計在中國的市場銷售、推廣和技術服務。

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