Вплив механічної активації на розмірні характеристики та форму частинок глинопорошків різного типу

Abstract

Мета роботи – визначення впливу процесу попередньої механічної активації на розмірні характеристики та форму частинок глинопорошків різного типу. Об’єктами досліджень в роботі були вибрані глинопорошки монтморилонітового та палигорськітового типу. Процес механічної активації глинопорошків виконувався за допомогою лабораторного кульового млину. Для мікроаналізу частинок зразків використовувався метод оптичної поляризаційної мікроскопії. Морфометричний аналіз частинок глинопорошків виконували методом аналізу зображень у програмі ImageJ. При цьому визначали площу й периметр та розраховували еквівалентний діаметр і показник форми частинок зразків. Статистичну обробку експериментальних даних проводили за допомогою програмних пакетів "Statistica" та "Excel". В роботі досліджено вплив процесу механічної активації на розмірні характеристики та форму частинок глинопорошків монтморилонітового та палигорськітового типу. Встановлено, що зменшення середніх значень еквівалентного діаметру частинок в процесі механічного впливу (~ на 14–15%) реалізується переважно за рахунок руйнування найбільш великих їх агрегатів. При цьому інтенсивність цього процесу помітно вища для глини монтморилонітового типу. Показано, що для обох досліджених зразків процес механоактивації призводить до зростання середніх значень показника форми частинок (~ на 9–10%) та збільшення однорідності їх розподілу за цим показником. З використанням детального морфометричного аналізу частинок різних типів глинопорошків, встановлені закономірності впливу процесу механічної активації на кількісні статистичні характеристики їх розподілу за еквівалентним діаметром та показником форми. Отримані результати дозволять обґрунтовано підійти до вибору методів попередньої обробки глинопорошків, призначених для виробництва наповнених полімерних нанокомпозиційних матеріалів.

Цель работы – определение влияния процесса предварительной механической активации на размерные характеристики и форму частиц глинопорошков разного типа. Объектами исследований в работе были выбраны глинопорошки монтмориллонитового и палигорскитового типа. Процесс механической активации глинопорошков выполнялся с помощью лабораторной шаровой мельницы. Для микроанализа частиц образцов использовался метод оптической поляризационной микроскопии. Морфометрический анализ частиц глинопорошков выполняли методом анализа изображений в программе ImageJ. При этом определяли площадь, периметр и рассчитывали эквивалентный диаметр а также показатель формы частиц образцов. Статистическую обработку экспериментальных данных проводили с помощью программных пакетов Statistica и Excel. В работе исследовано влияние процесса механической активации на размерные характеристики и форму частиц глинопорошков монтморилонитового и палигорскитового типа. Установлено, что уменьшение средних значений эквивалентного диаметра частиц в процессе механического воздействия (~14–15%) реализуется преимущественно за счет разрушения наиболее крупных их агрегатов. При этом интенсивность этого процесса заметно выше для глины монтмориллонитового типа. Показано, что для обоих исследованных образцов процесс механоактивации приводит к росту средних значений показателя формы частиц (~ на 9–10%) и увеличению однородности их распределения по этому показателю. С использованием детального морфометрического анализа частиц различных типов глинопорошков установлены закономерности влияния процесса механической активации на количественные статистические характеристики их распределения по эквивалентному диаметру и показателю формы. Полученные результаты позволят обоснованно подойти к выбору методов предварительной обработки глинопорошков, предназначенных для производства полимерных наполненных нанокомпозиционных материалов.

Determination of the influence of the process of preliminary mechanical activation on the dimensional characteristics and shape of particles of different types of clay powders. Clay powders of montmorillonite and palygorskite type were chosen as the objects of research in this work. The process of mechanical activation of clay powders was carried out using a laboratory ball mill. For microanalysis of sample particles, the method of optical polarizing microscopy was used. Morphometric analysis of clay powder particles was performed by image analysis using the ImageJ software. At the same time, the area and perimeter were determined, and the equivalent diameter and also the shape index of the particles of the samples were calculated. The experimental data were statistically processed using the Statistica and Excel software packages. The paper investigates the effect of the process of mechanical activation on the dimensional characteristics and shape of particles of montmorillonite and palygorskite type clay powders. It was found that the decrease in the average values of the equivalent particle diameter in the process of mechanical action (~14–15%) is realized mainly due to the destruction of their largest aggregates. Moreover, the intensity of this process is noticeably higher for clay of the montmorillonite type. It is shown that for both studied samples, the process of mechanical activation leads to an increase in the average values of the particle shape index (~ by 9–10%) and an increase in the uniformity of their distribution by this index. Using a detailed morphometric analysis of particles of various types of clay powders, the regularities of the influence of the mechanical activation process on the quantitative statistical characteristics of their distribution over the equivalent diameter and shape index have been established. The results obtained will make it possible to reasonably approach the choice of pretreatment methods for clay powders intended for the production of polymer filled nanocomposite materials.