本文件描述了用液相离心沉降法测定颗粒粒度分布的方法。固体浓度由光束的透光测定，由此产生的信号可以转换成粒度分布。 本文件适用于典型颗粒粒径范围为0.1 μm～0.5 μm，密度高于液体密度，所有颗粒都具有相同密度和可比形状且在悬浮液中不发生化学或物理变化，可分散在液体中的粉体、浆体里的粉体和一些乳液的颗粒粒度分布测定。

ICS19.120
CCS A 28
中华國人國民共和國国國国家标准國GB/T 42342.2—2023/ISO 13318-2:2007粒度分布
液相离心沉降法
第2部分：光电离心法
Determination of particle size distributionCentrifugal liquidsedimentation methodsPart 2:Photocentrifuge method(ISO 13318-2:2007,Determination of particle size distributionby centrifugal liquid sedimentation methods-Part 2:Photocentrifuge method,IDT)2023-03-17发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2023-10-01实施
GB/T42342.22023/ISO13318-2:2007前言
2规范性引用文件
3术语、定义和符号．
5仪器
5.1转盘光电离心装置
比色皿光电离心装置
附属设备
6取样
测试准备wwW.bzxz.Net
样品准备
样品分散方式
8测试过程
8.1平铺法
8.2均相法
9重复验证测试
9.1平行样测试
10计算结果．
10.1概述，
粒径计算
10.3累计质量分数计算
11结果报告..
附录A（资料性）样例
附录B(资料性）二氧化钛消光图附录C（资料性）径向稀释的影响参考文献
GB/T42342.22023/IS013318-2:2007本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件是GB/T42342《粒度分布液相离心沉降法》的第2部分。GB/T42342已经发布了以下部分：
第2部分：光电离心法。
本文件等同采用ISO13318-2:2007《液态离心沉降法测定颗粒粒径分布第2部分：光电离心法》。本文件做了下列最小限度的编辑性改动：为与现有标准协调，将标准名称改为《粒度分布液相离心沉降法第2部分：光电离心法》请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国颗粒表征与分检及筛网标准化技术委员会(SAC/TC168)提出并归口。本文件起草单位：罗姆（江苏）仪器有限公司、中机生产力促进中心有限公司、安徽鼎恒实业集团有限公司、中国计量大学、长兴旭日粉体科技股份有限公司。本文件主要起草人：邓世宁、侯长革、主蓉蓉、朱培武、王俊，GB/T42342.2—2023/IS013318-2:2007引言
离心沉降法进行粒度分析已经有几十年历史，广泛应用于各种学术研究和工业应用，并已发布了许多国家标准和国际标准。
尽管过去20年发展了多种颗粒表征新技术，但由于技术的进步（例如多波长特征）以及沉降技术是基于重力或离心场中定向运动（迁移）进行颗粒表征最本初的方法，沉降法在某种程度上重新焕发活力。随着计算机技术进步，可以用沉降法测定分析纳米颗粒（例如蛋白质聚集体、量子点）的沉降和扩散通量，而且一次实验可以表征颗粒二维属性。一些测量技术还提供了量化总体颗粒浓度和部分颗粒浓度的可能。
离心沉降技术与重力沉降技术类似，通过对浓度相关信号随时问和/或沿离心场径向坐标变化的推导，测得颗粒沉降速度或速度分布。相应的计算不需要必要的先决条件（例如斯托克斯定律的有效性）、对颗粒性质（例如形状、折射率或密度)和液体的假设，以及沉降系数(沉降速度与离心加速度的比）。沉降速度和沉降系数这两个参数的分布构成分析离心的主要结果，可以计算粒度分布。作为一种分级技术，沉降分析有助于区分具有接近沉降速度的不同颗粒及其相应的等效斯托克斯直径。可以非常精细地分辨粒度分布，这与光谱集成技术相比是一个优势。此外，如果颗粒的扩散通量按沉降通量的顺序排列，一些离心技术有助于对颗粒系统进行多维表征，即同时确定多个分布量（例如颗粒大小和密度或形状因子）。GB/T42342《粒度分布液相离心沉降法》是通过离心沉降法加速颗粒在液体中迁移来确定颗粒材料的沉降速度、沉降系数和粒度分布的方法。运动方向取决于分散相和连续（液体)相之问的密度差（也称为密度对比）。
GB/T42342主要测量颗粒速度分布，根据离心场沉降理论转换为粒度分布。GB/T42342描述的测量技术适用于液体分散体，如悬浮液和乳液。可测量的粒径范围取决于材料特性，对于水性样品，通常从几纳米到100μm不等，而迁移速度可以量化为10nm/s～1mm/s。针对低颗粒浓度进行沉降分析，允许的浓度范围取决于测量技术和分析理论，通常休积分数不高于0.5%。GB/T42342拟由三个部分构成。
-第1部分：通则和指南。目的在于给出有关分散体系及颗粒的术语和定义，粒度检测的技术方法以及检测数据的分析处理方法；描述纳米颗粒的沉降和扩散的叠加，通过离心沉降技术确定颗粒浓度的可能性；给出在颗粒的扩散通量与沉降通量的量级相同时，一些技术通过一次沉降实验可以获得颗粒大小和密度或颗粒形状参数的多维信息。一第2部分：光电离心法。日的在于用液相离心沉积法测定颗粒粒度分布。样品悬浮液放置在光电离心机的比色血或圆盘中，通过监测已知半径处的光信号变化确定样品浓度。一些系统允许在重力模式下测量大颗粒端的分布，在离心模式下测量小颗粒端的分布。由于几何光学定律的不适用性，在粒径接近光波长时，使用光来确定粒径分布需要应用校准因子。一一第3部分：X射线离心法。目的在于给出用X射线在液相离心沉降法测定均质颗粒材料粒度分布的方法。颗粒浓度由X射线束的衰减测定，产生的信号转换为粒度分布。GB/T42342的第1部分给出了离心沉降法的基本原理和指南，第2部分和第3部分分别给出了两种不同测定方法。
GB/T42342.22023/ISO13318-2:2007粒度分布液相离心沉降法
第2部分：光电离心法
警告：本文件可能涉及危险材料、操作和设备。本文件并不旨在解决与使用相关的所有安全问题。用户在应用本文件前，有责任建立适当的安全和健康措施，还要确认是否受监管限制。1范围
本文件描述了用液相离心沉降法测定颗粒粒度分布的方法。固体浓度由光束的透光测定，由此产生的信号可以转换成粒度分布。本文件适川于典型颗粒粒径范围为0.1μm～0.5μm，密度高于液体密度，所有颗粒都具有相同密度和可比形状且在悬浮液中不发生化学或物理变化，可分散在液体中的粉体、浆体里的粉体和一些乳液的颗粒粒度分布测定。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
ISO13318-1液态离心沉降法测定颗粒粒径分布第1部分：通则和指南(Determinationof particle size distribution by centrifugal liquid sedimentation methodsPart l:General principles andguidelines
ISO14887样品制备粉末在液体中的分散方法(Samplcprcparation—Dispersingproccdurcsforpowdersinliquids)
注：GB/T200992006样品制备粉末在液体中的分散方法(ISO14887:2000,IDT)3术语、定义和符号
ISO13318-1界定的术语、定义和符号以及下列符号适用于本文件。D
光学密度
直径为x；的颗粒消光系数
F（表面）
以表面为基准的下累积粒径频度G
取决于系统的几何形状、光束尺寸和颗粒形状的常数在沉降开始后的t时，入射光束的透光率无颗粒存在时，入射光束的透光率从旋转轴到测量区域的距离(mm)在光束流中直径为x；的颗粒数量从旋转轴线到离心机壁的距离，即内圆半径(mm）从旋转轴到样品液/气界面的距离(mm)光束中最小颗粒的直径（μm）
光束中最大颗粒的直径，如斯托克斯直径（μm）GB/T42342.2—2023/IS013318-2:20074原理
采用稳定、精密准直光通过一个已知半径的旋转盘或比色血检测沉淀样品。通过悬浮物的光束通常来自白光光源（例如白炽灯泡）或单色相干光源（例如激光），由光电二极管或光电倍增管检测。转盘光电离心法可以采用平铺法或均相法模式，而比色血光电离心法只能采用均相法。在分析时间内检测光束信号。通过计算透光率确定样品的质量分数，即采用样品透射光信号和空白溶液透射光信号之比确定。
在平铺法模式中，转盘最初包含透明的填充液（空白）以提供最大的透光率。然后将样品（悬浊液）注入旋转填充液上形成薄层，样品在测试开始后沿径向向外沉降。当最大粒子到达光照范围内时，透光率降低。当最小颗粒通过光束时，透光率回到初始值。通常在填充液上注入缓冲层以防止悬浊液穿过界面形成所谓的“流动”现象。粒度分布测定也可以通过液体离心沉降法的另一种配置实现。这种配置包含有线光源和与样品池准直的线传感器-检测器系统的光电离心机。在这种结构中，离心过程中的光强度/消光变化作为时间和位置的函数，在整个沉降区内同时测量。通过分析数据，粒度分布既可以根据样品中任选位点的消光时间历程计算数值积分见IS013318-1:2001的4.3.3.3中公式（11）」，也可以在一个任意选择的时间点沿着样品的消光曲线进行计算（解析积分见参考文献[1]）。5仪器
5.1转盘光电离心装置
用一个带有与旋转轴同轴加样口的空心圆盘组成的腔室（见图1）。将转盘垂直或近似垂直地安装在调速电机轴上，转速为500r/min～15000r/min。用白光光源和探测器组件测量透光率随时间的变化。该仪器可用于平铺法或均相法模式。平铺法和均相法模式中几何光学定律分解结构需要修正消光系数。此外，当使用同步模式时，需要对径向稀释效应进行校正。可采用随商业设备提供的软件将数据直接转化为以质量分数累积分布对粒度的表格或图表形式呈现的粒度分布。5.2比色血光电离心装置
用装有悬浊液的矩形样品管代替转盘（见图2）。径向稀释和光散射效应都需要按照ISO13318-1描述的方法进行修正。比色皿光电离心装置通常可以在白然重力和离心力场模式下运行。此外，一些系统可以提供一个梯度模式，允许离心装置在整个分析过程中加速，以减少测试时间。在使用含线光源和线传感器检测设备测试粒度分布时，需要在整个沉降区域同时测定透光率（见图3）。5.3附属设备
附属设备包括：
一一尺寸合适的分散容器，如玻璃烧杯或瓶子：-一柔性刮勺；
一一超声水浴或超声棒，可旋转的样品瓶摇床或转速在500r/min～15000r/min的高速机械搅
拌器。
标引序号说明：
电机轴：
自旋液体：
3——缓冲层；
标引序号说明：
电机；
电机控制：
信号处理；
悬浊液；
加样口；
GB/T42342.22023/ISO13318-2:2007聚甲基丙烯酸甲酯转盘。
图1转盘光电离心装置侧视图
每分钟转速(RPM);
键盘：
模拟/数字转换器(ADC)；
中央处理器(CPU);
日期和时间；
分析参数；
#同步信号（参比）。
模拟信号。
同步信号（样品）。
打印机；
模拟接口：
计算机接口：
光电传感器的转速(RPM):
图2比色血光电离心装置典型示意图10
离心样品管：
旋转盘；
发光二极管(LED);
光电管(参比)；
光电管样品）：
光电管。
GB/T42342.2—2023/IS0
标引序号说明：
所选时问的位置；
光强度；
旋转轴；
6取样
平行入射光：
样品管；
离心力；
离心转子；
透射光；
线性检测器阵列。
13318-2:2007
图3使用线光源和线探测器阵列的光电离心装置示意图取样见ISO13318-1.
7测试准备
7.1样品准备
13318-1的规定制备分析样品。所需的体积和浓度取决于离心盘（或样品管）、光学电子应按ISO
GB/T42342.2—2023/ISO 13318-2:2007系统的灵敏度和是否使用平铺法(仅适用于离心转盘)或均相法。一般来说，与其他沉降法相比，本方法需要在低浓度下进行。单位体积质量浓度通常小于0.25%，且最好能提供空白样品，其光衰减幅度差异在20%～30%。
7.2温度
应根据ISO13318-1的测定在分析前后测定和记录旋转液体（平铺法）或悬浮液（均相法）的温度，同时应记录在分析温度下的旋转液体和悬浊液的黏度和密度。温度要求应与ISO13318-1一致7.3样品分散方式
样品的分散见ISO13318-1和ISO14887。8测试过程
8.1平铺法
8.1.1概述
平铺法是一种将悬浮液样品沉淀在旋转填充液上的方法，即所有颗粒在一个相同初始半径开始沉降。然而，悬浊液样品有以小液球的形式渗透到旋转液体里的趋势，小液球快速“流动”穿过旋转液体。“流动效应”是由于悬浊液样品向外扩散不均匀形成的。注入的悬浊液样品颗粒在界面处会受到表面张力的影响而浓缩。这导致高密度区域在一个较低密度之上，并且导致成批的悬浊液进入到旋转液体中。在使用将悬浊液样品直接注入到旋转液体上的方法（双层法）时，流动现象很容易发生；因此，通常采用适用样品范围更广的三层法代替双层法（见8.1.2）。以下方法都试图缓冲颗粒进入旋转流体时所受的流体力学冲击，从而获得平稳的转移和层流。流体动力稳定的沉降通常采用三层法、缓冲平铺法或外部梯度法。8.1.2三层法
在离心转盘中加入部分已知体积的澄清液体（旋转液体，通常约15mL），并启动到所需转速。在所需取样半径(M）启动光源。稳定的基线代表最大透光率(1。）。将少量密度小于旋转液体的缓冲液加入到转盘中，通常0.5mL或1mL，并确定旋涡半径(S）。旋涡半径可通过分析已知离心盘的尺寸和加入的液体总体积获得。离心转盘中引入所需体积的悬浊液（通常0.25mL，单位体积质量浓度为0.25%）并且启动计时器。理想状态下，任何由于样品悬浊液的注入而引起的快速瑞流都被限制在中间层（缓冲层），并以此来实现良好的样品混合。白旋液体通常包含15mL体积分数为10%的水甘油，在水甘油上是0.5mL的水作为缓冲层，缓冲层之上是0.25mL悬浮物样品。如果仍然有流动效应，可通过使用很小体积的缓冲液和样品悬浮液来消除，如0.1mL。为了让异步启动有效进行，悬浮物区域应比注入半径(S）到测试半径(M）的距离小。悬浮液区域的厚度宜大于(M一S)的5%。
由于颗粒离心向外运动，会削弱入射光线且透光率的变化会由系统记录下来。实验开始，直到自旋液体再次澄清，迹线回到基线处。当样品含大量小尺寸颗粒时，需要很长时间让透光率变化曲线回归到基线处。这种情况下最好早些终止测试，例如当信号降至最大衰减的10%时。可以用更高的离心转速进行第二次测试，以覆盖小颗粒粒径的范围。8.1.3缓冲平铺法
这是三层法的变化版。在自旋液体和悬浮物层中插入一薄层的悬浮层介质，不使用不同的缓冲层GB/T 42342.2—2023/ISO 13318-2:2007介质。增加缓冲层后，使缓冲层和最外层的白旋液体混合。一旦离心盘恢复同步转速，将悬浮物样品注入混合层表面。测试过程见8.1.2。8.1.4外部梯度法
在干燥、未旋转的离心盘中注入0.2mL的甲醇。立即将离心盘调至所需转速并且注入15mL蒸馏水或去离子水。然后在离心盘中注入0.1mL或少量十二烷减少蒸发冷却。等待5min，以此来保证液体和离心盘热量平衡并使相对低密度的甲醇在体系中上浮。甲醇和水虽然在任意比例下都容易混合，但在恒定离心力作用下，低密度的甲醇将上升到半月弯，以产生所需的梯度。注入0.2mL体积分数约为0.1%的样品后，开始进行分析。在测试结束时记录测试温度。8.2均相法
在离心盘中装入纯悬浮液，达到所需转速并且记录l。值。清空离心盘。将离心盘快速调至所需转速后，尽快注入(或使用皮下注射器)悬浮液样品。当加样品完成时，启动计时器。透明小容器离心分离法的原理如图2所示。高强度光源发出的光通常在两个方向聚焦，一个照射在自然重力下分离的样品，另一个照射离心时的样品。准直光束通过窄带通滤光器滤波。在离心模式下，使川两个样品管平衡重量。记录下每次光照射通过装有清液的参比样品管和装有悬浮液样品管不同的信号。将清液和分散好的悬浊液加入参比样品管并放入装置。打开离心装置，启动计时器并且记录数据。
9重复验证测试
9.1平行样测试
平行样测试见ISO13318-1。
9.2验证
验证见ISO13318-1。但是需要谨慎使用标样。注意，如果需要进行消光系数校正，采用的是样品材料和粒径的函数，美国烟煤研究所（BCR）和美国国家标准技术研究所（NIST）标样的化学成分并非完全相同。
10计算结果
10.1概述
光电离心法测试悬浮液的光学密度，作为时间函数从测试开始记录。在同步启动模式下，修正径向稀释效应后，颗粒粒径的质量分数累积结果通过光密度归一化得到（在儿何光学适用的前提下）（见ISO 13318-1)。
10.2粒径计算
斯托克斯直径应按照ISO13318-1计算，10.3累计质量分数计算
10.3.1概述
平行光照射样品时，光会被悬浮颗粒遮挡，遮挡的程度与浓度有关，见公式（1)：6
GB/T42342.2—2023/ISO13318-2:2007.. (1)
E；是被颗粒遮挡造成的消光系数，x；是几何光学在该系统有效时被遮挡的光。如果系统使用单色光，颗粒粒径与入射光波长入的比值大于100，E，的值基本不变。然而，相对于一些较小的比值，E成为和颗粒的形状和测试仪器的几何结构相关的复杂函数x：/2（颗粒的相对折射率和悬浊液介质相关）。尽管E，的波动能够通过使用白光源和广角的探测器抑制其最小化，但此方法对于直径和入射光波长接近的颗粒并不是绝对适用的。对于被测系统，已经计算或者通过实验测量广不同直径下的E，该方法测得的结果精度未知。沉降时间和平行光衰减的关系是悬浊液沉降的表征参数，并且能够用于比较测试或质量控制。
10.3.2平铺法（质量分数）
平铺法技术是假设从颗粒在同一半径开始，在测试区域时间t出现的颗粒粒径为xst。线光源的宽度是有限的，并且在光线中的颗粒大小与xs.成正比的粒径范围。光密度D2=一lg(l/L。)，在时间t时与nx3，成正比（按照几何光学，在E，不随x变化的位置），因为求和范围公式（1）与xsu，成正比。构建一个表格用于展示在固定的时间间隔内，光学密度随xs的变化。并不需要对透光率数据以绝对单位的形式展现，因为结果最终表现为质量分数，这里使川10的对数来表现。1g(l。/L）的值被川于表示xst。假设E，和颗粒形状系数G是恒定的，那么这张表表示质量频率曲线，能通过颗粒质量数据和测试区域面积积分计算下累积质量分数（见ISO13318-1)。10.3.3均相法（质量分数）
光电离心法测试悬浮液的光学密度随着时间的变化。对于同步启动模式，在修正径向稀释效应后，对纵坐标（光学密度)进行归一化。并且转化横坐标变为斯托克斯直径，生成相应曲线。这种形式的数据用于比较；此外，可适用修正（例如米氏理论）来校正几何光学定律与粒径之间的关系。测试的表面浓度(nx2）由公式（1)决定。径向稀释的修正（见ISO13318-1)主要用于进行表面的频率筛选。将下累积粒度的表面频率、F（表面）和xs之积相加并设为100%，求得下累积粒度的质量分数。11结果报告
报告应符合ISO13318-1的要求。结果应以斯托克斯直径与累积质量分布表示，精确到0.1%。在绘图的情况下，直径应放在横坐标上，累积质量分数应放在纵坐标上。直径应该在横坐标上，累计分布应在纵坐标上。
测试报告应包含以下信息：
本文件编号：GB/T42342.2；
b）测试名称；
测试日期；
唯一的测试编号；
e）操作者名称；
使用仪器型号；
f）仁
操作模式；
样品名称；
样品材料；
样品密度（和质量，如适川）；j）
k）悬浮液、温度、密度、黏度和体积；
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。