CN116296980A - 一种测试多孔粉体材料吸水过程的方法和装置 - Google Patents

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李化建
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Abstract

本发明公开了一种测试多孔粉体材料吸水过程的装置，该装置包括测试容器、上隔板、下隔板、样品袋和注水装置。本发明还公开了一种多孔粉体材料吸水过程的测试方法，包括测试多孔粉体材料起始状态含水率、浸水一定时间后的含水率，计算得到多孔粉体材料浸水一定时间后的吸水率，通过吸水率的变化得出多孔粉体材料的吸水过程。本装置操作简单、结果准确可靠，可以充分排除多孔粉体材料之间的空气，并防止轻质多孔粉体材料上浮，该方法对于测试多孔粉体材料的吸水率和吸水过程具有普适性。

Description

一种测试多孔粉体材料吸水过程的方法和装置
技术领域
本发明涉及多孔材料研究领域，具体涉及一种测试多孔粉体材料吸水过程的方法和装置。
背景技术
材料被破碎成超细粉体后由于粒度细、分布窄，具有比表面积大、表面活性高、化学反应速度快、溶解速度快等独特的性能，因而广泛用于电子信息、医药、农药、军事、化工、轻工、环保等领域。其中的多孔粉体材料因为较高的气孔率，具有独特的吸附、装载、缓释等特殊应用领域。
多孔粉体材料的吸水率是其重要的结构性能参数。在现有的吸水率测试方法中，均需要测试干燥多孔粉体材料的质量以及多孔粉体材料饱水后饱和面干状态下的质量，对于多孔粉体材料，粉体遇水后由于较大的表面张力导致粉体颗粒团聚，颗粒间吸附较多的水分，从而难以准确地确定其饱和面干状态，导致测试其吸水率较为困难。相应地，对于缓慢吸水的多孔粉体材料来说，想要测试其吸水过程更加困难。CN201610813970公开了一种多孔材料吸水过程的连续监测装置和方法，但是该方法仅适用于块体材料，对于粉体材料，静置状态下难以排除多孔粉体材料之间的空气，且对于轻质可漂浮多孔粉体材料存在上浮、从排气管溢出等问题。
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中多孔粉体材料遇水后无法准确找到饱和面干状态的难题，同时解决轻质多孔粉体材料上浮的问题，提供一种测试多孔粉体材料吸水过程的装置和方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种测试多孔粉体材料吸水过程的装置和方法，该装置通过设置上隔板和下隔板，可以避免轻质多孔粉体材料的上浮问题，通过自下而上的通水过程，可以充分排除多孔粉体材料之间的空气。该方法不需要确定多孔粉体材料的饱和面干状态，通过测试t时刻和起始时刻的含水率，通过计算即可得到t时刻多孔粉体材料的吸水率。
本发明的具体技术方案如下：
一种测试多孔粉体材料吸水过程的装置，由测试容器、上隔板、下隔板、样品袋和注水装置组成；
所述测试容器为圆筒容器，具备下注水孔和上出水孔；
所述上隔板和下隔板的边缘为可压缩软质橡胶条，可固定于测试容器中；
所述样品袋的筛网目数根据多孔粉体的粒径选择，筛网孔径小于多孔粉体的最小粒径。
所述测试容器内径为4~6cm；所述下注水孔和上出水孔之间的距离为8~12cm。
一种上述多孔粉体吸水过程测试装置的多孔粉体吸水过程的测试方法，包括如下步骤：
步骤1：安装下隔板至注水孔上方位置，称量多孔粉体材料加入样品袋中，放入下隔板之上，并安装上隔板；
步骤2：调节注水装置，使测试容器通水一定时间，排除多孔粉体之间的空气，随后立即停止通水；
步骤3：立即取出多孔粉体样品袋，称量此时多孔粉体的重量
Figure SMS_1
，将样品在100~ 105℃之间烘干至恒重
Figure SMS_2
，计算此时多孔粉体的含水率
Figure SMS_3
；
步骤4：重复步骤1~步骤2，多孔粉体浸泡一定时间间隔t后，立即取出样品袋，称量 此时多孔粉体样品的重量
Figure SMS_4
，将样品在100~105℃之间烘干至恒重
Figure SMS_5
，计算此时含水率
Figure SMS_6
；
步骤5：计算得到t时刻多孔粉体样品的吸水率为
Figure SMS_7
；
步骤6：处理数据，得到多孔粉体材料的吸水过程曲线。
上述步骤2中所述通水一定时间为20~30秒。
上述步骤4中，所述的一定时间间隔为10min、20min、30min、1h、2h、4h、6h、12h、24h不等。
本发明方法与现有技术相比的有益效果包含三个方面。
本发明提供的测试多孔粉体材料吸水过程的装置含有注水装置，可以通过一定压力的水流自下而上通水的方法，充分排除多孔粉体之间的空气对测试结果的干扰。
本发明提供的测试多孔粉体材料吸水过程的装置含有上隔板和下隔板，可以避免轻质多孔粉体材料出现漂浮、溢出等现象，保证多孔粉体材料与水充分接触。本发明提供的测试多孔粉体材料吸水过程的方法，解决了多孔粉体材料难以找到饱和面干状态的难题。
本发明提供的测试多孔粉体材料吸水过程的装置和方法，对于测试多孔粉体材料的吸水率和吸水过程具有普适性。大量试验表明，本方法适用于不同粒径和孔结构的多孔粉体材料。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式，下面将对实施方式中所需要使用的附图做简单的介绍。显然，下面描述中的附图仅为示例作用，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明所提供的附图隐身获得其他实施附图。
本说明书所绘的结构、比例、大小等，仅用于配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的相关人员了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围之内。
图1示例性给出本发明一种测试多孔粉体材料吸水过程的装置，其中（1）测试容器；（2）上隔板；（3）下隔板；（4）样品袋；（5）注水孔；（6）出水孔。
图2示例性给出本发明一种较佳实施方式的多孔微珠吸水过程曲线。
实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。
一种测试多孔粉体材料吸水过程的装置，由测试容器、上隔板、下隔板、样品袋和注水装置组成，测试容器为圆筒容器，内径为6cm，具备下注水孔和上出水孔，下注水孔和上出水孔之间的距离为12cm，上隔板和下隔板的边缘为可压缩软质橡胶条，可固定于测试容器中，样品袋的筛网最小孔径为100μm。
多孔粉体材料试样：粒径范围为100~300μm的多孔微珠，在105℃鼓风干燥箱中干燥至恒重，冷却至室温后干燥储存待用。
利用上述装置测试多孔微珠的吸水过程，包括如下步骤：
步骤1：安装下隔板至注水孔上方1cm位置处，称量多孔微珠加入样品袋中，放入下隔板之上，并安装上隔板；
步骤2：调节注水装置，使测试容器通水30s，排除多孔微珠之间的空气，随后立即停止通水；
步骤3：立即取出多孔微珠样品袋，称量此时多孔微珠的重量
Figure SMS_8
，将多孔微珠样品 在100~105℃之间烘干至恒重
Figure SMS_9
，计算此时多孔微珠的含水率
Figure SMS_10
；
步骤4：重复步骤1~步骤2，多孔微珠浸泡t时间（6h、12h、18h、24h……）后，立即取 出多孔微珠样品袋，称量此时多孔微珠样品的重量
Figure SMS_11
，将多孔微珠样品在100~105℃之间 烘干至恒重
Figure SMS_12
，计算此时含水率
Figure SMS_13
；
步骤5：计算得到t时刻多孔微珠样品的吸水率为
Figure SMS_14
；
步骤6：处理数据，得到多孔微珠的吸水过程曲线，如图2所示。
由图2可知，多孔微珠在72h内完成吸水过程，达到饱水状态，其吸水率为50%。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种测试多孔粉体材料吸水过程的装置，其特征在于，所述测试多孔粉体材料吸水过程的装置由测试容器、上隔板、下隔板、样品袋和注水装置组成；
所述测试容器为圆筒容器，具备下注水孔和上出水孔；
所述上隔板和下隔板的边缘为可压缩软质橡胶条，可固定于测试容器中；
所述样品袋的筛网目数根据多孔粉体的粒径选择，筛网孔径小于多孔粉体的最小粒径。
2.根据权利要求1所述一种测试多孔粉体材料吸水过程的装置，其特征在于，所述测试容器内径为4~6cm；所述下注水孔和上出水孔之间的距离为8~12cm。
3.一种使用权利要求1所述多孔粉体吸水过程测试装置的多孔粉体吸水过程的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：安装下隔板至注水孔上方位置，称量多孔粉体材料加入样品袋中，放入下隔板之上，并安装上隔板；
步骤2：调节注水装置，使测试容器通水一定时间，排除多孔粉体之间的空气，随后立即停止通水；
步骤3：立即取出多孔粉体样品袋，称量此时多孔粉体的重量
Figure QLYQS_1
，将样品在100~105℃ 之间烘干至恒重
Figure QLYQS_2
，计算此时多孔粉体的含水率
Figure QLYQS_3
；
步骤4：重复步骤1~步骤2，多孔粉体浸泡一定时间间隔t后，立即取出样品袋，称量此时 多孔粉体样品的重量
Figure QLYQS_4
，将样品在100~105℃之间烘干至恒重
Figure QLYQS_5
，计算此时含水率
Figure QLYQS_6
；
步骤5：计算得到t时刻多孔粉体样品的吸水率为
Figure QLYQS_7
；
步骤6：处理数据，得到多孔粉体材料的吸水过程曲线。
4.根据权利要求3所述的多孔粉体材料吸水过程的测试方法，其特征在于，步骤2中所述通水一定时间为20~30秒。
5.根据权利要求3所述的多孔粉体材料吸水过程的测试方法，其特征在于，步骤4中，所述的一定时间间隔为10min、20min、30min、1h、2h、4h、6h、12h、24h不等。
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