迄今為止,機械合金和機械化學反應領域的眾多實驗室行星式球磨儀,通過高能輸入的方式,經歷數小時長期研磨,終實現出樣細度<1 μm。盡管在這些應用領域中,行星式球磨儀具有*的優勢,但是研磨過程需要間歇冷卻,耗時長久。相較而言,高能振蕩撞擊式球磨儀MM 500無需間歇冷卻,節約時間。新品高能振蕩撞擊式球磨儀MM 500是市面上*可替代行星式球磨儀的混合球磨儀,提供更加舒適的操作體驗,研磨過程產生更少的熱量。MM 500研磨細度可達納米級,高工作頻率35 Hz,可選50 ml、80 ml、125 ml研磨罐,可連續穩定研磨長達99 h。
圖1 RETSCH新品高能振蕩撞擊式球磨儀MM500
安全、便利的操作系統
MM 500提供了的操作便捷性和安全性。例如,在濕磨和機械化學反應應用中,螺絲緊固研磨罐大可支持5 bar壓力。螺絲緊固研磨罐的創新設計,充分利用研磨腔全部空間。傳統混合球磨儀的旋蓋占據研磨罐部分體積,使其難以滿足濕磨中60%研磨球填充量的要求,而MM 500在研磨空間的利用程度上優于傳統混合球磨儀。此外,MM 500研磨罐的蓋子不占用研磨體積,更便于纖維樣品的研磨。MM 500緊固裝置比行星式球磨儀緊固裝置的設計更具人性化。研磨罐更加容易嵌入緊固裝置,置入緊固裝置后依舊可以提取樣品或者快速查看樣品。
新品MM 500配有4.3英寸觸摸屏,操作更加方便。創新開發RETSCH App可在智能手機和平板遙控設備上安裝使用,可以創建應用程序,共享RETSCH實驗數據庫,與售后服務遠程聯系。
圖2 創新設計的螺絲緊固研磨罐可以在數秒內夾緊固定
除了上述優勢之外,MM 500結合了混合球磨儀和行星式球磨儀的優點,可用于硬性、脆性樣品的粉碎、冷凍研磨以及其他新型應用。區別于傳統混合球磨儀,MM 500終研磨細度可低至100 nm以下,可用于機械合金,研磨過程無需間歇冷卻。本篇文章的應用實例顯示了新品MM 500出樣細度低于傳統混合球磨儀出樣粒度,它在研磨細度和研磨時間上顯著優于行星式球磨儀。
高能輸入取得更小的出樣細度
傳統混合球磨儀高工作頻率僅為30 Hz甚至更小,而新品MM 500高工作頻率可達35 Hz,具有強大的研磨能力可以取得更細的出樣細度。所以傳統混合球磨儀不適用于需要高能輸入的應用領域。圖3顯示了幾分鐘的高能輸入對玄武巖終研磨細度的影響。在前2分鐘的研磨過程中,+5 Hz的研磨*提高,35 Hz研磨細度是30Hz研磨細度的一半。此外,MM 500可以使用2個45 ml的研磨罐,處理量是小型混合球磨儀的兩倍,接近行星式球磨儀的處理量。下面案例表明,MM 500適用于行星式球磨儀的應用領域,例如出樣細度<100 nm的超精細研磨。
圖3 相較傳統混合球磨儀高工作頻率30 Hz而言,MM 500高工作頻率可增至35 Hz。對比同一樣品玄武巖(進樣尺寸2-5 mm)的研磨結果,可以看出MM 500(50 ml研磨罐+12×12 mm研磨球,80 ml和125 ml研磨罐研磨效果相同)研磨效果更好,出樣細度更細。
納米研磨,無過熱現象
常規超精細研磨過程歷經數小時,行星式球磨儀為了避免過熱現象,需要額外時間進行間歇冷卻。相較行星式球磨儀而言,新品MM 500在納米研磨過程中無需間歇冷卻,基于撞擊而非摩擦的研磨機制,處理樣品更的同時,產生更少的熱量。圖4顯示,研磨氧化鋁樣品過程中,MM 500的研磨罐溫度與行星式球磨儀的研磨罐溫度相似,差別在于行星式球磨儀研磨1 min需要4 min的間歇冷卻,否則行星式球磨儀的研磨罐溫度會在研磨數分鐘內達到100℃。
圖4 使用0.1 mm氧化鋯研磨球,濕磨氧化鋁樣品的顆粒細度和溫度曲線。MM 500無需間歇冷卻,操作時間即是凈研磨時間。MM 500僅需2 h研磨時間即可取得0.14 μm的出樣細度,而行星式球磨儀需要5 h操作時間(1 h凈研磨時間+4 h)才能取得0.18 μm的出樣細度。兩款球磨儀的研磨罐溫度相似。
研磨氧化鋁樣品至0.14 μm,MM 500比行星式球磨儀更省時(2 h取代5 h操作時間)。
另一個超精細研磨案例:僅用1/4行星式球磨儀的處理時間,MM 500研磨二氧化鈦樣品能夠取得更好的研磨細度(90 nm對比130 nm)。圖5 使用0.1 mm氧化鋯研磨球濕磨二氧化鈦樣品,取得很值得信賴的研磨效果。MM 500研磨過程中無需間歇冷卻,全部運行時間即凈研磨時間。通過2 h的研磨,MM 500的終出樣細度為90 nm。而行星式球磨儀通過2 h的凈研磨時間,終出樣細度僅為130 nm(包括間歇冷卻,全部運行時間為10 h)。
纖維樣品材料研磨
除了研磨硬性、脆性樣品,行星式球磨儀還可以研磨纖維樣品材料如稻草、頭發。根據以往經驗可知,使用球磨儀研磨樣品時,樣品量通常需要占據30%研磨罐體積,才能取得值得信賴的研磨效果。研磨球同樣需要占據30%體積(干磨)。因為纖維樣品在研磨過程中體積會逐漸縮小,為了抵消樣品體積減小量,建議多添加研磨樣品。 MM 500采用的是螺絲緊固研磨罐,它的蓋子是平整的,便于研磨罐裝入足夠的蓬松、纖維質、大體積樣品。對于混合球磨儀來說,研磨罐蓋子占據了一定的研磨腔體積,從而難以充分利用研磨空間,難以裝入足夠的纖維樣品材料。下圖的例子是使用動物毛發進行的研磨實驗,取1.2 g動物毛發放入80 ml研磨罐中,使用30個10 mm研磨球研磨7 min。結果可以看出新品MM 500的研磨*優于行星式球磨儀。
圖6 使用MM500和行星式球磨儀研磨動物毛發,采用30×10 mm不銹鋼研磨球,持續研磨7 min后的終出樣細度。
硬性、彈性樣品材料的冷凍研磨
涉及到塑料、橡膠、天然橡膠等硬性、彈性樣品的研磨,混合球磨儀通常是實驗室*。室溫環境下,這些樣品難以通過撞擊力實現樣品粉碎,僅會發生形變。通過液氮冷凍使樣品脆化,便于樣品后續研磨粉碎。基于上述原理,先將研磨球和樣品材料裝入研磨罐中,擰緊后放入液氮池中,實現樣品的間接脆化。新品MM 500高工作頻率增至35 Hz,大研磨罐體積可達125 ml,在這些方面MM 500顯著優于傳統混合球磨儀。
新品高能振蕩撞擊式球磨儀MM 500結合了混合球磨儀和行星式球磨儀的優點。操作簡便,使用安全,短時間內能夠取得出色的研磨效果。此外,MM 500 具有強大的研磨能力,超長的研磨時間,在納米研磨與機械合金領域表現。
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