本發(fā)明屬于標準物質(zhì)制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及用于校準粒度測定儀的寬分布顆粒標準物質(zhì)及其制備方法，并涉及一種用于校準粒度測定儀的寬分布顆粒標準物質(zhì)的制備方法。

背景技術(shù)：

粉體材料是近年來發(fā)展起來的一種新型材料，其在催化、光吸收、醫(yī)療、殺菌等方面具有常規(guī)粉體材料所無法比擬的優(yōu)良特性，因此逐漸受到全世界各國的重視，目前，許多國家政府都在投入大量的人力、物力和財力進行粉體材料的研究和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。然而人們所關(guān)心的粉體材料的物理化學(xué)特性的特點就是強烈地依賴顆粒的尺寸，即粉體材料表現(xiàn)出明顯的尺寸效應(yīng)。這就使得如何精確的測量粉體材料的尺寸成為制備、研究、應(yīng)用粉體材料的一個非常突出的問題。

粒度儀已經(jīng)成為微米納米分體粒徑及分布表征的重要手段。粒度儀的準確與否需要微粒粒度標準物質(zhì)的校正和檢定。微粒粒度標準物質(zhì)被認為是粒度測量中量值溯源的有效載體及保證粒度測量量值準確、可靠、一致的公認有效手段。目前，國外許多計量機構(gòu)非常重視并紛紛開展了粒度計量標準和量值溯源體系的相關(guān)研究工作。為了完善粒度測量的溯源及傳遞體系，保障我國在粒度測量的國際等效一致，本發(fā)明公開了一種可溯源至我國計量標準的寬分布粒度標準物質(zhì)，作為現(xiàn)有粒度標準物質(zhì)的補充。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供用于校準粒度測定儀的寬分布顆粒標準物質(zhì)及其制備方法。

本發(fā)明的目的還在于提供一種用于校準粒度測定儀的寬分布顆粒標準物質(zhì)的制備方法。

為到達上述發(fā)明目的，一方面，用于校準粒度測定儀的寬分布顆粒標準物質(zhì)，其中，寬分布顆粒標準物質(zhì)由粒徑不同、變異系數(shù)相同的交聯(lián)聚苯乙烯子樣品組成，寬分布顆粒標準物質(zhì)的粒徑分布D90:D10為3.8-4.2。

其中，寬分布顆粒標準物質(zhì)的粒徑范圍可以為5-100μm。

另外，寬分布顆粒標準物質(zhì)可以由6-18種粒徑、變異系數(shù)為10％-20％的交聯(lián)聚苯乙烯子樣品混合制成。

另外，上述寬分布顆粒標準物質(zhì)通過如下步驟制作：準備步驟：將苯乙烯單體、聚乙烯醇、引發(fā)劑和交聯(lián)劑放入十二烷基硫酸鈉水溶液中，得到混合溶液；反應(yīng)步驟：通入氮氣攪拌，同時將混合溶液加熱至預(yù)定溫度，反應(yīng)預(yù)定時間，取出洗滌，得到交聯(lián)聚苯乙烯顆粒；分離步驟：將交聯(lián)聚苯乙烯顆粒放入十二烷基硫酸鈉水溶液中攪拌超聲分散預(yù)定時間1，沉降預(yù)定時間2，抽取上層懸浮液預(yù)定體積，得到交聯(lián)聚苯乙烯子樣品；和混合步驟：將粒徑不同、變異系數(shù)相同的交聯(lián)聚苯乙烯子樣品混合，制成寬分布顆粒標準物質(zhì)。

另外，準備步驟中的引發(fā)劑可以為過氧化苯甲酰，交聯(lián)劑可以為二乙烯基苯。

另外，準備步驟中的十二烷基硫酸鈉水溶液濃度可以為0.25％-0.4％。

另外，準備步驟中的苯乙烯單體與十二烷基硫酸鈉水溶液的體積比可以為1:7-20，聚乙烯醇與十二烷基硫酸鈉水溶液的體積比可以為1:4-10，過氧化苯甲酰與苯乙烯單體的質(zhì)量比可以為1-5:100，二乙烯基苯與苯乙烯單體的質(zhì)量比可以為1-10:100。

另外，反應(yīng)步驟中的攪拌速率可以為300-700r/min，預(yù)定溫度可以為80-95℃，預(yù)定時間可以為5-8小時。

另外，反應(yīng)步驟中的預(yù)定時間1可以為30min，預(yù)定時間2可以為1-3小時，預(yù)定體積可以為100mL。

另一方面，本發(fā)明提供一種用于校準粒度測定儀的寬分布顆粒標準物質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：準備步驟：將苯乙烯單體、聚乙烯醇、引發(fā)劑和交聯(lián)劑放入十二烷基硫酸鈉水溶液中，得到混合溶液；反應(yīng)步驟：通入氮氣攪拌，同時將混合溶液加熱至預(yù)定溫度，反應(yīng)預(yù)定時間，取出洗滌，得到交聯(lián)聚苯乙烯顆粒；分離步驟：將交聯(lián)聚苯乙烯顆粒放入十二烷基硫酸鈉水溶液中攪拌超聲分散預(yù)定時間1，沉降預(yù)定時間2，抽取上層懸浮液預(yù)定體積，得到交聯(lián)聚苯乙烯子樣品；和混合步驟：將粒徑不同、變異系數(shù)相同的交聯(lián)聚苯乙烯子樣品混合，制成寬分布顆粒標準物質(zhì)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的用于校準粒度測定儀的寬分布顆粒標準物質(zhì)，由粒徑不同、變異系數(shù)相同的交聯(lián)聚苯乙烯子樣品組成，能夠滿足粒度測定儀檢測校準的需求。

附圖說明

圖1為寬分布顆粒標準物質(zhì)的制備步驟流程圖。

圖2為實施例1中的5-40μm寬分布顆粒標準物質(zhì)的掃描電子顯微鏡照片。

圖3為實施例4中20-100μm寬分布顆粒標準物質(zhì)的粒徑分布圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體的實施例進一步詳細描述本發(fā)明，所描述的具體實施例僅對本發(fā)明進行解釋說明，并不用于限制本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，本發(fā)明提供了用于校準粒度測定儀的寬分布顆粒標準物質(zhì)，其中，寬分布顆粒標準物質(zhì)由粒徑不同、變異系數(shù)相同的交聯(lián)聚苯乙烯子樣品組成，寬分布顆粒標準物質(zhì)的粒徑分布D90:D10為3.8-4.2。

在累計粒度分布圖中，縱坐標為累計粒度分布數(shù)0％-100％，橫坐標為顆粒直徑。D10就是縱坐標累計粒度分布數(shù)為10％時橫坐標所對應(yīng)的直徑值，同理，D90就是縱坐標累計粒度分布數(shù)為90％時橫坐標所對應(yīng)的直徑值。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，寬分布顆粒標準物質(zhì)的粒徑范圍可以為5-100μm。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，寬分布顆粒標準物質(zhì)可以由6-18種粒徑、變異系數(shù)為10％-20％的交聯(lián)聚苯乙烯子樣品混合制成。

上述寬分布顆粒標準物質(zhì)可以通過如圖1所示的步驟制作：準備步驟S110：將苯乙烯單體、聚乙烯醇、引發(fā)劑和交聯(lián)劑放入十二烷基硫酸鈉水溶液中，得到混合溶液；反應(yīng)步驟S120：通入氮氣攪拌，同時將混合溶液加熱至預(yù)定溫度，反應(yīng)預(yù)定時間，取出洗滌，得到交聯(lián)聚苯乙烯顆粒；分離步驟S130：將交聯(lián)聚苯乙烯顆粒放入十二烷基硫酸鈉水溶液中攪拌超聲分散預(yù)定時間1，沉降預(yù)定時間2，抽取上層懸浮液預(yù)定體積，得到交聯(lián)聚苯乙烯子樣品；和混合步驟S140：將粒徑不同、變異系數(shù)相同的交聯(lián)聚苯乙烯子樣品混合，制成寬分布顆粒標準物質(zhì)。分離步驟中的十二烷基硫酸鈉水溶液的濃度與反應(yīng)步驟相同。例如，粒徑不同、變異系數(shù)相同的交聯(lián)聚苯乙烯子樣品可以通過以下方式得到：在分離步驟S130中，每隔1小時，抽取一次上層懸浮液100mL，得到一種交聯(lián)聚苯乙烯子樣品，從而得到粒徑不同、變異系數(shù)相同的交聯(lián)聚苯乙烯子樣品。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，準備步驟中的引發(fā)劑可以為過氧化苯甲酰，交聯(lián)劑可以為二乙烯基苯。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，準備步驟中的十二烷基硫酸鈉水溶液濃度可以為0.25％-0.4％。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，準備步驟中的苯乙烯單體與十二烷基硫酸鈉水溶液的體積比可以為1:7-20，聚乙烯醇與十二烷基硫酸鈉水溶液的體積比可以為1:4-10，過氧化苯甲酰與苯乙烯單體的質(zhì)量比可以為1-5:100，二乙烯基苯與苯乙烯單體的質(zhì)量比可以為1-10:100。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，反應(yīng)步驟中的攪拌速率可以為300-700r/min，預(yù)定溫度可以為80-95℃，預(yù)定時間可以為5-8小時。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，反應(yīng)步驟中的預(yù)定時間1可以為30min，預(yù)定時間2可以為1-3小時，預(yù)定體積可以為100mL。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，上述標準物質(zhì)為可重復(fù)使用的樣品，使用時先將樣品超聲1min，上下顛倒瓶體數(shù)次，并先擠掉2-3滴以清除瓶口處殘留顆粒。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，本發(fā)明提供如圖1所示的一種用于校準粒度測定儀的寬分布顆粒標準物質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：準備步驟S110：將苯乙烯單體、聚乙烯醇、引發(fā)劑和交聯(lián)劑放入十二烷基硫酸鈉水溶液中，得到混合溶液；反應(yīng)步驟S120：通入氮氣攪拌，同時將混合溶液加熱至預(yù)定溫度，反應(yīng)預(yù)定時間，取出洗滌，得到交聯(lián)聚苯乙烯顆粒；分離步驟S130：將交聯(lián)聚苯乙烯顆粒放入十二烷基硫酸鈉水溶液中攪拌超聲分散預(yù)定時間1，沉降預(yù)定時間2，抽取上層懸浮液預(yù)定體積，得到交聯(lián)聚苯乙烯子樣品；和混合步驟S140：將粒徑不同、變異系數(shù)相同的交聯(lián)聚苯乙烯子樣品混合，制成寬分布顆粒標準物質(zhì)。例如，可以按比例混合。例如，粒徑不同、變異系數(shù)相同的交聯(lián)聚苯乙烯子樣品可以通過以下方式得到：在分離步驟S130中，每隔1小時，抽取一次上層懸浮液100mL，得到一種交聯(lián)聚苯乙烯子樣品，從而得到粒徑不同、變異系數(shù)相同的交聯(lián)聚苯乙烯子樣品。粒徑不同、變異系數(shù)相同的交聯(lián)聚苯乙烯子樣品可以通過以下方式得到：在分離步驟S130中，每隔3小時，抽取一次上層懸浮液100mL，得到一種交聯(lián)聚苯乙烯子樣品，從而得到粒徑不同、變異系數(shù)相同的交聯(lián)聚苯乙烯子樣品。

粒徑體積分布及其不確定度的測定步驟如下：

先統(tǒng)計子樣在各粒徑段測得的顆粒數(shù)，以各粒徑段的幾何平均粒徑計算出顆粒體積，各粒徑段的顆粒數(shù)乘以對應(yīng)顆粒體積得出該粒徑段顆粒的總體積，據(jù)此算出子樣各粒徑段的體積百分比；子樣各粒徑段的體積百分比，乘以該子樣在總樣中的體積分數(shù)，得出該子樣在總樣中對各粒徑段的貢獻；對應(yīng)各粒徑段將所有子樣的貢獻累加，得到總樣的體積分布。

實施例1、5-40μm寬分布顆粒標準物質(zhì)的制備

5-40μm寬分布顆粒標準物質(zhì)，其粒徑分布D90＝34μm，D10＝8.3μm。5-40μm寬分布顆粒標準物質(zhì)是由8種變異系數(shù)為20％的子樣品按比例混合而成，其顯微鏡照片如圖2所示，其粒徑分布如圖3所示。其混合比例如下表1所示。

表1

5-40μm寬分布顆粒標準物質(zhì)，其具體制備方法為：

準備步驟：將200mL苯乙烯單體、500mL聚乙烯醇、苯乙烯單體質(zhì)量1％的引發(fā)劑過氧化苯甲酰和苯乙烯單體質(zhì)量10％的交聯(lián)劑二乙烯基苯放入2L的0.4％十二烷基硫酸鈉水溶液中，得到混合溶液；

反應(yīng)步驟：通入氮氣攪拌，攪拌速率為500r/min，同時將混合溶液加熱至85℃，反應(yīng)6小時，取出洗滌，得到交聯(lián)聚苯乙烯顆粒；

分離步驟：將交聯(lián)聚苯乙烯顆粒放入5L的0.4％十二烷基硫酸鈉水溶液中攪拌超聲分散30min，每沉降1小時，抽取一次上層懸浮液100mL，抽取8次，得到8種聚苯乙烯子樣品。圖2為本實施例的5-40μm寬分布顆粒標準物質(zhì)的掃描電子顯微鏡照片，由圖可見，本實施方式制備的寬分布顆粒標準物質(zhì)中存在5-40μm的標準顆粒，且分散比較均勻。

使用方差分析法(F分析法)和平均值一致性檢驗法(t檢驗法)檢驗本實施例制備的5-40μm寬分布顆粒標準物質(zhì)的均勻性和穩(wěn)定性，證明其均勻性和穩(wěn)定性良好。

本實施例制備的5-40μm寬分布顆粒標準物質(zhì)粒徑體積分布及其不確定度的測試結(jié)果如下表2。

表2

實施例2、5-40μm寬分布顆粒標準物質(zhì)的制備

5-40μm寬分布顆粒標準物質(zhì)，其粒徑分布D90＝30μm，D10＝7.7μm。5-40μm寬分布顆粒標準物質(zhì)是由6種變異系數(shù)為10％的子樣品按比例混合而成。其混合比例如下表3所示。

表3

5-40μm寬分布顆粒標準物質(zhì)，其具體制備方法為：

準備步驟：將200mL苯乙烯單體、140mL聚乙烯醇、苯乙烯單體質(zhì)量20％的引發(fā)劑過氧化苯甲酰和苯乙烯單體質(zhì)量1％的交聯(lián)劑二乙烯基苯放入1.4L的0.25％十二烷基硫酸鈉水溶液中，得到混合溶液；

反應(yīng)步驟：通入氮氣攪拌，攪拌速率為300r/min，同時將混合溶液加熱至80℃，反應(yīng)5小時，取出洗滌，得到交聯(lián)聚苯乙烯顆粒；

分離步驟：將交聯(lián)聚苯乙烯顆粒放入5L的0.25％十二烷基硫酸鈉水溶液中攪拌超聲分散30min，每沉降3小時，抽取一次上層懸浮液100mL，抽取6次，得到6種聚苯乙烯子樣品。

使用方差分析法(F分析法)和平均值一致性檢驗法(t檢驗法)檢驗本實施例制備的5-40μm寬分布顆粒標準物質(zhì)的均勻性和穩(wěn)定性，證明其均勻性和穩(wěn)定性良好。

本實施例制備的5-40μm寬分布顆粒標準物質(zhì)粒徑體積分布及其不確定度的測試結(jié)果如下表4。

表4

實施例3、5-40μm寬分布顆粒標準物質(zhì)的制備

5-40μm寬分布顆粒標準物質(zhì)，其粒徑分布D90＝36μm，D10＝9μm。5-40μm寬分布顆粒標準物質(zhì)是由18種變異系數(shù)為15％的子樣品按比例混合而成其混合比例如下表5所示。

表5

5-40μm寬分布顆粒標準物質(zhì)，其具體制備方法為：

準備步驟：將200mL苯乙烯單體、500mL聚乙烯醇、苯乙烯單體質(zhì)量1％的引發(fā)劑過氧化苯甲酰和苯乙烯單體質(zhì)量10％的交聯(lián)劑二乙烯基苯放入4L的0.3％十二烷基硫酸鈉水溶液中，得到混合溶液；

反應(yīng)步驟：通入氮氣攪拌，攪拌速率為700r/min，同時將混合溶液加熱至95℃，反應(yīng)8小時，取出洗滌，得到交聯(lián)聚苯乙烯顆粒；

分離步驟：將交聯(lián)聚苯乙烯顆粒放入5L的0.3％十二烷基硫酸鈉水溶液中攪拌超聲分散30min，每沉降2小時，抽取一次上層懸浮液100mL，抽取18次，得到18種聚苯乙烯子樣品。

使用方差分析法(F分析法)和平均值一致性檢驗法(t檢驗法)檢驗本實施例制備的5-40μm寬分布顆粒標準物質(zhì)的均勻性和穩(wěn)定性，證明其均勻性和穩(wěn)定性良好。

本實施例制備的5-40μm寬分布顆粒標準物質(zhì)粒徑體積分布及其不確定度的測試結(jié)果如下表6。

表6

實施例4、20-100μm寬分布顆粒標準物質(zhì)的制備

20-100μm寬分布顆粒標準物質(zhì)，其粒徑分布D90＝91μm，D10＝23μm。20-100μm寬分布顆粒標準物質(zhì)是由10種變異系數(shù)為15％的子樣品按比例混合而成，其顯微鏡照片如圖2所示，其粒徑分布如圖3所示。其混合比例如下表7所示。

表7

20-100μm寬分布顆粒標準物質(zhì)，其具體制備方法為：

準備步驟：將150mL苯乙烯單體、300mL聚乙烯醇、苯乙烯單體質(zhì)量5％的引發(fā)劑過氧化苯甲酰和苯乙烯單體質(zhì)量4％的交聯(lián)劑二乙烯基苯放入2L的0.25％十二烷基硫酸鈉水溶液中，得到混合溶液；

反應(yīng)步驟：通入氮氣攪拌，攪拌速率為500r/min，同時將混合溶液加熱至85℃，反應(yīng)6小時，取出洗滌，得到交聯(lián)聚苯乙烯顆粒；

分離步驟：將交聯(lián)聚苯乙烯顆粒放入5L的0.25％十二烷基硫酸鈉水溶液中攪拌超聲分散30min，每沉降1小時，抽取上層懸浮液100mL，得到10種聚苯乙烯子樣品。圖3為實施例4中20-100μm寬分布顆粒標準物質(zhì)的粒徑分布圖，由圖可見，本實施例制備的20-100μm寬分布顆粒標準物質(zhì)呈現(xiàn)正態(tài)分布，且分布很寬，其體積平均粒徑約為57μm。

使用方差分析法(F分析法)和平均值一致性檢驗法(t檢驗法)檢驗本實施例制備的20-100μm寬分布顆粒標準物質(zhì)的均勻性和穩(wěn)定性，證明其均勻性和穩(wěn)定性良好。

本實施例制備的20-100μm寬分布顆粒標準物質(zhì)粒徑體積分布及其不確定度的測試結(jié)果如下表8。

表8

綜上所述，本發(fā)明制備的標準物質(zhì)的均勻性、穩(wěn)定性和不確定度都不僅符合用于校正粒度儀的標準物質(zhì)要求，而且符合JJG 1006-1994《一級標準物質(zhì)規(guī)范》的規(guī)定。

以上具體實施例僅用于對本發(fā)明做進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。任何熟悉該領(lǐng)域的工程技術(shù)人員根據(jù)上述發(fā)明內(nèi)容對本發(fā)明所做的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整，都應(yīng)該涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。