高纯碳酸锶主要用于PTC电子元器件及长余辉荧光材料制备。近几年来，随着各种不同BaTiO3基PTCR热敏电阻元件不断涌现，中国PTCR元器件进入一个前所未有的发展高潮，作为低居里点调节剂的高纯碳酸锶质量好坏直接影响到成品PTC的电性能。实际生产过程中发现，不仅碳酸锶的纯度对元件影响很大，其物理特性对成磁性能也有影响，笔者就其物理特性中粒径的评价方法与控制手段进行了探讨。
1 常见高纯碳酸锶颗粒粒度的评价方法
1.1 直接观察法
直接观察法就是利用光学显微镜和电子显微镜、摄像机、图像板等组成的图像分析仪，通过加入分散剂将碳酸锶分散后，逐个测量其面积、周长，由面积、周长可得到相应的粒径，进而得到粒度分布及平均粒径。其优点是具有可视性，可信度高。但由于测量的颗粒数目有限，特别是在粒度分布很宽的场合，其应用受到很大限制。
1.2 沉降法
沉降法就是利用光透过原理与沉降法相结合，根据朗伯-比耳公式，透过光强与悬浮液的浓度或颗粒的投影面积有关；另一方面颗粒在力场中沉降，可用斯托克定律计算其粒径大小，从而得到粒径分布。本方法测量结果的分辨率高，特别当颗粒度分布不规则，或微分分布出现多峰的情况，本方法更优越。常用的有重力场光透过沉淀法和离心光透过沉淀法。
1.3 小孔通过法
小孔通过法即库尔特计数器法，可测量悬浮液中颗粒的大小和个数。当悬浮于电解质中的颗粒通过小孔时，可引起电导率的变化，其变化峰值与颗粒的大小有关。该仪器适合粒度范围窄的样品；由于大颗粒会将小孔堵塞，所以不适合大粒度样品的测量。其优点是库尔特计数器测到的是颗粒的体积，然后再换算成粒径，能够得到体积、直径，是本仪器的一大特点。
1.4 激光法
激光法是近20a发展的颗粒粒度测量新方法，常用的有激光散射法和光子相干法。其测量范围一般为0.5-1 000μm，它是采用同心多元光电探测器测量不同散射角下的散射光强度，然后根据上述理论计算出粒度分布。本法的一个优点是适合在线测量，特别适合对雾滴粒度分布的测量。其缺点是计算十分复杂，但配合计算机后，此问题已完全解决，一般而言，激光的分辨率不如沉降法。
1.5 吸附法
吸附法一般采用气体，使其通过粉末料层，由气体的流速、压力降等参数计算粉末的表面积，然后得到粉末的平均粒径。
1.6 压缩密度法
此方法就是称量一定量的碳酸锶，将其装入一特定的模具中，再以一定的冲压力将其压实，然后测定其压缩密度，用以表征粒子形状与粒度分布。通常采用压缩密度法作为实用性试验中粒径的重要测定方法。
综上所述，高纯碳酸锶粒径的测定方法很多，要根据实际生产需要及物料的特性具体选择，不同的测定方法所得数据会有出入。下面以河北辛集化工集团高纯碳酸锶为例，介绍一下不同的测量方法所得的测量结果。
1.7 应用举例
1.7.1 电镜法
分析单位为南开大学中心化验室。分析仪器及测定条件：日立X-650扫描电镜，电压20kV，放大2万倍。分析结果：颗粒直径约0.5μm，球形，形状比较均一。
1.7.2 激光散射法
分析单位为无锡轻工业大学化学工程系。检测条件：仪器为英国MALVERNGONGON公司AUTOXIZERIIC型激光散射仪，波长633nm，温度20℃，分散介质为水，分散方法为超声波，1 h。分析结果：平均粒径0.997 9μm。
1.7.3 离心沉降法
分析单位为河北辛集化工集团中心化验室。检测条件：仪器为日本岛津SA-CP2粒度分布仪，温度20℃，分散介质为水，分散剂为六偏磷酸钠，分散方法为超声波，1 h。分析结果：D50(平均粒径)=1.25μm。
1.7.4 压缩密度及比表面积法
经测压缩密度为2.85 g/cm3，比表面积为1.8 g/cm3。
实验结果表明，不同仪器得出不同的测量结果，一般根据用户的要求采用不同的测量方法。日本通常采用离心沉降法，欧洲多用激光散射法，而电镜法最为直接方便。
2 常见粒径的控制手段
2.1 通过加料速度控制产品质量和粒径
在生产过程中加料速度对于产品的粒径有一定的影响，其结果见表1。
表1说明加料速度慢，使得反应充分完全，形成的SrCO3颗粒大，易于沉降，对产品质量有利。相反，加料速度快，形成的SrCO3颗粒小，易产生包藏，对产品质量不利，故在化合反应中以慢速化合较为合适。
表1 加料速度对产品粒径的影响
加料速度/(mL·min-1)
样号
沉降高度/cm
m(固)：m(液)
5min
10min
15min
30min
4
9
22.0
22.0
22.0
22.0
1：5.0
5
12
11.7
14.7
15.7
15.2
1：3.5
6
17
19.3
21.2
21.4
21.5
1：3.2
7
20
18.9
19.8
19.8
19.8
1：3.6
8
21
18.0
19.8
20.0
20.1
1：2.9
2.2 通过调整反应温度控制产品质量和粒径
在生产过程中，反应温度对产品质量的影响较为明显，其结果见表2。
表2 温度对产品质量的影响
序号
反应温度/℃
w(SrCO3)/%
NH4HCO3液
Sr(NO3)2液
1
20-40
80
99.80
2
20-40
70
99.77
3
20-40
60
99.60
4
20-40
50
99.55
5
20-40
40
99.38
6
20-40
30
99.30
由表2可以发现反应温度对产品质量有明显的影响，Sr(NO3)2料液温度越高，产品的主含量越高，反之则相反。但这并不完全说明温度越高，产品的质量越好。高温反应产品的晶形为棒形，而低温为球形。笔者所希望得到的是球形高纯SrCO3产品，故反应温度也不宜太高。高纯SrCO3产品作为电子陶瓷的生产原料，不仅要求其纯度高，而且对其粉体的粒度分布，结晶形状也有很严格的要求，平均粒径要求小于1μm，粒子是近似球形。反应温度控制在70-80t，所得为斜方晶系碳酸锶结晶，结构稳定。高纯碳酸锶粒子在显微镜下观察完全符合电子陶瓷原料的要求。
2.3 通过热解及陈化控制产品质量和粒径
在合成反应中笔者控制碳酸氢铵微过量，所以在碳酸锶浆液中存有一定的碳酸氢铵，经加热将其分解：
NH4HCO3 =NH3↑+CO2↑+H2O
试验操作：将反应后经沉降的母液抽出，然后加入等母液量的精制水，开启搅拌，加热至沸腾后继续30min，停搅拌和加热，开始陈化。
控制条件：热解温度95℃以上(沸腾)，热解时间30min，陈化时间60min。
结果及分析：热解陈化作用是将锶浆中的碳铵加热分解，同时使碳酸锶晶粒由小变大，由不完整到完整，从而提高产品质量。在热解陈化过程中，热解的温度影响着热解的效果，温度低，杂质分解不充分，所以热解温度应保持在沸腾状态(95℃以上)。陈化是使碳酸锶晶粒转化，解除原来吸留、吸附、包藏的杂质，使得碳酸锶更加纯净。温度低，就不能提供足够的能量，使晶粒进行充分的转化，在此过程中，时间越长对于产品质量的保证越有利。
3 结束语
对于高纯碳酸锶生产厂家来说应针对不同用户对高纯碳酸锶产品的不同要求，采用不同的分析手段及粒径控制手段来组织生产以满足用户需要。
