摘要：本文介紹了真密度測定儀測試可膨脹微球的真密度，采用氦氣和氮氣2種不同置換氣體進行實驗，通過測試結果發現，可膨脹微球采用氮氣測試結果更穩定且更接近樣品真實值。 國儀精測自主研發的G-DenPyc 3900系列真密度測定儀可同時并行或交替測試3個可膨脹微球的真密度，極大提高了材料的測試效率，可廣泛應用于工業生產線上的產品快速質檢。 可膨脹微球，封裝氣體的小熱塑性球體，由熱塑性聚合物外殼和封入的液態烷烴氣體組成。當微球受熱時，外殼變軟，內部氣壓急劇增大引起微球急劇膨脹，達到原來體積的60倍，使其具有輕質填料和發泡劑雙重功能，廣泛應用于建筑、運輸、消費品、包裝和工業等行業。 可膨脹微球 可膨脹微球作為輕質填料可大幅減輕產品重量，具有極低的密度，其密度的測定非常重要，國儀精測G-DenPyc 3900系列真密度測定儀可測試可膨脹微球的真密度，且經過實驗發現，采用氮氣做置換氣體得出的真密度值更穩定且更接近樣品真實值。 G-DenPyc 3900系列真密度測定儀測試原理 G-DenPyc 3900系列真密度測定儀基于阿基米德原理，以小分子直徑氣體為探針，利用理想氣體狀態方程PV=nRT，計算一定溫度和壓力條件下材料排開的氣體體積，從而測定材料的真密度。小分子直徑氣體可采用氮氣或氦氣，因為氦氣具有較小分子直徑，是性質穩定的惰性氣體，不易與樣品發生吸附反應，一般建議采用氦氣做置換氣體。 G-DenPyc 3900系列真密度測定儀優勢 G-DenPyc 3900系列真密度測定儀采用氣體做探針，不會對測試樣品造成損壞，樣品可以直接回收利用；且在測試過程中，氣體不會與樣品發生反應，也不會對設備造成腐蝕，使用過程安全系數高；再者氣體具有易擴散、滲透性好、穩定性好的特點，能夠更迅速深入到材料的內部孔隙中，使測試結果更準確。 實驗過程 1）預熱：打開氣瓶總閥和減壓表，至少提前半小時打開電源開關，氣體減壓表輸出壓力：0.4±0.02MPa； 2）儀器標定：實驗開始前，用標準鋼球對儀器進行標定，確保設備所有管路測試的鋼球體積均在標準值范圍內后開始實驗； 3）樣品管體積測定：將空樣品管安裝儀器腔體內擰緊，進行軟件設置，測定樣品管體積，實驗結束后記錄相對應的樣品管體積； 4）稱樣：為減少測試誤差，需要盡可能多的稱量樣品，每次測試須稱量樣品至樣品管體積的3/4左右，稱量空管質量M1，加入樣品后稱量M2，計算出樣品質量； 5）樣品處理：為了跟生產質檢條件達到一致，所有樣品均未進行預處理； 6）真密度測定：將稱量好樣品的樣品管安裝到儀器內，在軟件內進行真密度測定參數設置，實驗結束后在軟件上查看真密度結果。 結果與討論 G-DenPyc 3900系列真密度測定儀的置換氣體可選擇氮氣或氦氣，實驗時分別用2種置換氣體進行了實驗，在氦氣測試過程中發現，可膨脹微球真密度值偏大，并且在測試過程中出現平衡壓力逐點增大情況，對相同的樣品重新取樣進行氮氣測試，測試真密度值結果穩定且測試結果在理論值范圍內，詳見下列測試結果。 4.1 氦氣測試結果 Expancel DE微球采用氦氣做置換氣體測試的真密度結果見圖2，測試條件， 樣品名稱：461DET40d25 測試模式：非真空泵模式進行測量 置換氣體：氦氣 測試方法：固定壓力測試 樣品質量：樣品量體積占樣品管3/4左右 樣品預處理：未處理 氦氣做置換氣體的真密度測試報告 從測試結果發現，平衡壓力值隨實驗點的增加而增大，單點真密度值也隨之增大，可能是因為氦氣分子小，破壞了樣品內的孔，從而導致真密度值增大，遠超出其理論值； 4.2 氮氣測試結果 相同的Expancel DE微球樣品采用氮氣做置換氣體測試真密度結果見圖3，測試條件， 樣品名稱：461DET40d25 測試模式：非真空泵模式進行測量 置換氣體：氮氣 測試方法：固定壓力測試 樣品質量：樣品量體積占樣品管3/4左右 樣品預處理：未處理 氦氣做置換氣體的真密度測試報告 從測試結果發現，平衡壓力值穩定，單點真密度值測試結果穩定且在小數點第4位發生變化，測試結果符合此樣品的理論值結果。后續采用氮氣做置換氣體對其它同類Expancel DE微球樣品進行了測試，測試結果充分符合其理論值，至于氦氣測試值偏大的原因，有待進行下一步研究。 通過以上實驗可知，采用氮氣做置換氣體的真密度測定儀可精確測量可膨脹微球的真密度，國儀精測自主研發的G-DenPyc 3900系列真密度測定儀可同時并行或交替測試3個可膨脹微球的真密度，極大提高了材料的測試效率，可廣泛應用于工業生產線上的產品快速質檢。