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摘要：本文介绍了真密度测定仪测试可膨胀微球的真密度，采用氦气和氮气2种不同置换气体进行实验，通过测试结果发现，可膨胀微球采用氮气测试结果更稳定且更接近样品真实值。

国仪精测自主研发的G-DenPyc 3900系列真密度测定仪可同时并行或交替测试3个可膨胀微球的真密度，极大提高了材料的测试效率，可广泛应用于工业生产线上的产品快速质检。

可膨胀微球，封装气体的小热塑性球体，由热塑性聚合物外壳和封入的液态烷烃气体组成。当微球受热时，外壳变软，内部气压急剧增大引起微球急剧膨胀，达到原来体积的60倍，使其具有轻质填料和发泡剂双重功能，广泛应用于建筑、运输、消费品、包装和工业等行业。

可膨胀微球

可膨胀微球作为轻质填料可大幅减轻产品重量，具有极低的密度，其密度的测定非常重要，国仪精测G-DenPyc 3900系列真密度测定仪可测试可膨胀微球的真密度，且经过实验发现，采用氮气做置换气体得出的真密度值更稳定且更接近样品真实值。

G-DenPyc 3900系列真密度测定仪测试原理

G-DenPyc 3900系列真密度测定仪基于阿基米德原理，以小分子直径气体为探针，利用理想气体状态方程PV=nRT，计算一定温度和压力条件下材料排开的气体体积，从而测定材料的真密度。小分子直径气体可采用氮气或氦气，因为氦气具有最小分子直径，是性质稳定的惰性气体，不易与样品发生吸附反应，一般建议采用氦气做置换气体。

G-DenPyc 3900系列真密度测定仪优势

G-DenPyc 3900系列真密度测定仪采用气体做探针，不会对测试样品造成损坏，样品可以直接回收利用；且在测试过程中，气体不会与样品发生反应，也不会对设备造成腐蚀，使用过程安全系数高；再者气体具有易扩散、渗透性好、稳定性好的特点，能够更迅速深入到材料的内部孔隙中，使测试结果更准确。

实验过程

1）预热：打开气瓶总阀和减压表，至少提前半小时打开电源开关，气体减压表输出压力：0.4±0.02MPa；

2）仪器标定：实验开始前，用标准钢球对仪器进行标定，确保设备所有管路测试的钢球体积均在标准值范围内后开始实验；

3）样品管体积测定：将空样品管安装仪器腔体内拧紧，进行软件设置，测定样品管体积，实验结束后记录相对应的样品管体积；

4）称样：为减少测试误差，需要尽可能多的称量样品，每次测试须称量样品至样品管体积的3/4左右，称量空管质量M1，加入样品后称量M2，计算出样品质量；

5）样品处理：为了跟生产质检条件达到一致，所有样品均未进行预处理；

6）真密度测定：将称量好样品的样品管安装到仪器内，在软件内进行真密度测定参数设置，实验结束后在软件上查看真密度结果。

结果与讨论

G-DenPyc 3900系列真密度测定仪的置换气体可选择氮气或氦气，实验时分别用2种置换气体进行了实验，在氦气测试过程中发现，可膨胀微球真密度值偏大，并且在测试过程中出现平衡压力逐点增大情况，对相同的样品重新取样进行氮气测试，测试真密度值结果稳定且测试结果在理论值范围内，详见下列测试结果。

4.1 氦气测试结果

Expancel DE微球采用氦气做置换气体测试的真密度结果见图2，测试条件，

样品名称：461DET40d25

测试模式：非真空泵模式进行测量

置换气体：氦气

测试方法：固定压力测试

样品质量：样品量体积占样品管3/4左右

样品预处理：未处理

氦气做置换气体的真密度测试报告

从测试结果发现，平衡压力值随实验点的增加而增大，单点真密度值也随之增大，可能是因为氦气分子小，破坏了样品内的孔，从而导致真密度值增大，远超出其理论值；

4.2 氮气测试结果

相同的Expancel DE微球样品采用氮气做置换气体测试真密度结果见图3，测试条件，

样品名称：461DET40d25

测试模式：非真空泵模式进行测量

置换气体：氮气

测试方法：固定压力测试

样品质量：样品量体积占样品管3/4左右

样品预处理：未处理

氦气做置换气体的真密度测试报告

从测试结果发现，平衡压力值稳定，单点真密度值测试结果稳定且在小数点第4位发生变化，测试结果符合此样品的理论值结果。后续采用氮气做置换气体对其它同类Expancel DE微球样品进行了测试，测试结果完全符合其理论值，至于氦气测试值偏大的原因，有待进行下一步研究。

通过以上实验可知，采用氮气做置换气体的真密度测定仪可精确测量可膨胀微球的真密度，国仪精测自主研发的G-DenPyc 3900系列真密度测定仪可同时并行或交替测试3个可膨胀微球的真密度，极大提高了材料的测试效率，可广泛应用于工业生产线上的产品快速质检。

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