ISO 204272026 颜料和填充剂.用液体沉淀法对悬浮颜料或填充剂进行沉淀粒度测定的分散程序标准立项发展报告

颜料和填充剂用液体沉淀法对悬浮颜料或填充剂进行沉淀粒度测定的分散程序标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Pigmentsandextenders—Dispersionprocedureforsedimentation-basedparticlesizingofsuspendedpigmentorextenderwithliquidsedimentationmethods摘要颜料与填充剂是涂料、塑料、油墨、橡胶、造纸及化妆品等众多工业领域的关键原材料，其粒径分布直接影响最终产品的色泽、遮盖力、分散稳定性及使用性能。随着纳米技术和功能材料的发展，市场对颜料及填充剂粒径测量精度与可重复性的要求日益严苛，而样品分散程序的标准化已成为制约检测结果可靠性的核心瓶颈。本报告以国际标准化组织发布的ISO20427:2026标准为对象，系统梳理了该标准立项的背景、技术路线、适用范围及核心内容。该标准针对采用液体沉降法测定悬浮颜料或填充剂粒度分布的过程，规定了系统化的分散程序，涵盖分散剂选择、超声处理参数、悬浮液浓度控制、分散状态评价及测试报告要求等关键环节，为不同实验室间实现可比性检测结果提供了统一的技术规范。本报告还介绍了标准主要起草单位在标准制定中的技术贡献，并对该标准在我国的转化实施前景进行了展望。关键词：颜料；填充剂；液体沉降法；粒度测定；分散程序；ISO标准；标准化Keywords:Pigments;Extenders;Liquidsedimentation;Particlesizing;Dispersionprocedure;ISOstandard;Standardization一、引言粒度分布是表征颜料和填充剂产品质量的核心技术指标之一，直接关系到制品的着色力、遮盖率、光泽度、流变性能以及最终应用效果。在涂料工业中，颜料的原始粒径及分散状态决定了涂膜的均匀性和耐久性；在塑料工业中，填充剂的粒度特征影响着制品的力学强度和表面质量；在油墨领域，粒径分布则直接关联印刷品的色彩还原度和印刷适性。因此，准确、可重复的粒度测定方法不仅是产品质量控制的基础，也是技术贸易中质量评价与争议仲裁的重要依据。在众多粒度测定方法中，液体沉降法因其原理明确、操作相对简便且成本较低，长期以来被广泛应用于颜料和填充剂的粒度分析。该方法基于斯托克斯定律，通过测量颗粒在重力或离心力场中的沉降速度来计算等效球径。然而，液体沉降法的测量结果高度依赖于样品的前处理过程——尤其是悬浮液的分散质量。若分散不充分，颗粒团聚体将被误判为大颗粒；若分散过度，可能导致颗粒破碎而产生虚假的细颗粒分布。长期以来，不同实验室之间因分散程序差异导致的测量结果偏差问题十分突出，严重影响了检测数据的互认性和贸易交流的顺畅性。在此背景下，国际标准化组织（ISO）启动了ISO20427标准的制定工作，旨在为液体沉降法测定颜料和填充剂粒度分布提供统一的分散程序规范。该标准于2026年3月正式发布，其编号为ISO20427:2026，标志着颜料和填充剂粒度测定领域的国际标准化工作取得了重要进展。本报告对该标准的立项背景、技术内容、起草单位及实施意义进行系统论述，以期为相关行业的技术人员和标准化工作者提供参考。二、标准立项背景与必要性2.1行业发展的迫切需求近年来，全球颜料与填充剂产业持续增长，据行业统计数据显示，全球颜料市场规模已超过300亿美元，填充剂市场更是突破500亿美元，且呈现稳步上升的态势。与此同时，下游应用领域对产品品质的要求不断提升——高端涂料要求颜料粒径分布更加集中，高性能塑料填充剂要求粒径可控性更强，电子级材料甚至要求亚微米级粒径的精确表征。这些需求对粒度测定方法的标准化程度提出了更高要求。然而，在ISO20427:2026发布之前，国际上尚无专门针对颜料和填充剂液体沉降法分散程序的统一标准。现有的ISO787系列标准虽然涉及颜料一般试验方法，但在分散程序的具体操作参数（如分散剂种类和用量、超声条件、悬浮液浓度等）方面缺乏系统性和一致性规定。不同实验室各自采用的分散程序差异较大，导致即使使用相同的沉降仪器和测定原理，所得结果也可能存在显著差异。2.2现有标准的局限性现行涉及颜料粒度测定的标准主要包括ISO13317系列（液体沉降法粒度分析）以及各国家和地区标准如中国的GB/T32698等。这些标准虽然涵盖了沉降法测量的基本原理和仪器要求，但在样品分散这一前置关键环节上着墨有限。具体而言，现有标准的局限性体现在以下几个方面：第一，分散剂选择缺乏统一指南。不同颜料和填充剂的表面性质差异显著——无机颜料多呈现亲水性表面，有机颜料则往往具有疏水性特征，而炭黑等特殊品种还存在高比表面积和高结构性的特点。针对不同粉体特性选择合适的分散剂类型及用量，现有标准未能给出系统性的指导原则。第二，超声分散参数不明确。超声波是打破颗粒团聚的主要手段，但超声功率、频率、处理时间及容器形式等因素均会影响分散效果。功率过小无法有效解团聚，功率过大则可能引起颗粒破碎。现有标准未能就超声参数的预设原则和校准方法提供清晰的技术指引。第三，分散状态评价方法缺失。如何客观判断分散是否已达到适宜程度，目前缺乏统一的技术判据。尽管可采用显微镜观察或沉降曲线分析等方法进行辅助判断，但尚未形成标准化程序。第四，悬浮液浓度的影响未受重视。悬浮液的固含量直接影响颗粒间的相互作用及沉降行为，浓度过高会产生hinderedsettling（受阻沉降）效应，浓度过低则可能导致取样代表性不足。这些问题共同构成了制定ISO20427标准的直接动因。2.3国际标准化战略需求从国际标准化战略角度而言，ISO作为全球最具影响力的标准化组织，其技术标准在国际贸易和技术交流中具有举足轻重的地位。制定统一的分散程序标准，有助于消除技术壁垒，促进全球颜料与填充剂贸易的顺畅进行。同时，该标准的制定也体现了ISO对口技术委员会（ISO/TC256颜料、填充剂及相关材料技术委员会）在完善颜料测试方法标准体系方面的持续努力。三、标准主要内容与技术解析3.1标准适用范围ISO20427:2026适用于采用液体沉降法（包括重力沉降法和离心沉降法）对悬浮状态下的颜料和填充剂进行粒度分布测定的分散程序。该标准涵盖了从原始样品准备到分散完成的全部流程，包括样品预处理、分散介质的选择、分散剂的使用、超声分散参数的设定、分散效果的验证以及分散后测试的衔接等环节。该标准适用于各类颜料（包括无机颜料、有机颜料、特种颜料）和各种填充剂（如碳酸钙、滑石粉、高岭土、硫酸钡、二氧化硅等）在水性或非水性分散介质中的分散操作。需要注意的是，该标准主要针对干粉样品的分散——对于以浆料或滤饼形式存在的颜料和填充剂产品，可参照本标准的原理并结合产品特性进行调整。3.2分散介质与分散剂的选择分散介质的选择是分散程序的首要环节。标准规定，分散介质应满足以下基本要求：对被测颜料或填充剂具有良好的润湿性；不溶解或仅微溶解被测样品；在测试条件下具有稳定的物理性质（如密度、粘度）；不与样品发生化学反应。对于水性体系，标准推荐使用去离子水或蒸馏水作为分散介质，必要时可通过调节pH值来改善分散效果。对于非水性体系，可选用乙醇、异丙醇、正丁醇等低级醇类，或根据具体需求选用其他有机溶剂。标准特别强调了分散介质的密度和粘度应在测试前进行精确测定，因为这些参数直接影响沉降速度的计算。在分散剂的选择方面，标准提供了一般性的指导原则：分散剂的类型和用量应依据颜料或填充剂的表面性质、分散介质的极性以及颗粒的等电点等参数来确定。常用的分散剂包括六偏磷酸钠、焦磷酸钠、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙二醇（PEG）以及各类表面活性剂。标准建议在确定分散剂方案时，可通过Zeta电位测定或沉降试验进行筛选验证。3.3超声分散程序超声分散是破坏颗粒间团聚、实现充分分散的关键步骤。ISO20427:2026对超声分散提出了系统的技术要求。超声设备要求：标准规定使用的超声波发生器应具备可调节的输出功率，推荐频率范围为20~50kHz，并配备适当的探头或浴槽形式。对于探头式超声设备，建议探头的直径和浸入深度应符合仪器说明书的规定，以保证声场分布的均匀性。分散参数设置：标准给出了一般性的参数范围建议——超声功率密度通常控制在10~50W/cm²，处理时间根据样品特性在1~10分钟范围内调整。但对于特定类型的颜料和填充剂，应通过预试验确定最优参数。标准建议在超声处理过程中对悬浮液进行适当的搅拌或循环，以确保所有颗粒经受均匀的超声能量作用。温控要求：超声处理过程中会产生显著的热效应，导致悬浮液温度升高。温度升高不仅可能改变分散介质的粘度从而影响后续沉降测定，还可能对某些热敏性颜料造成损害。因此，标准要求超声分散过程中应对悬浮液进行温度监控，并建议将温度控制在25℃±5℃的范围内。对于难以有效控制温度的体系，可将超声处理分为多个短周期，各周期之间设置冷却间歇。3.4悬浮液浓度与稳定性的控制悬浮液中固体颗粒的浓度对分散效果和后续沉降测定均有显著影响。浓度过高时，颗粒间的碰撞频率增加，可能导致已分散颗粒的再团聚，同时产生受阻沉降效应；浓度过低则可能影响取样的代表性和检测信号的灵敏度。ISO20427:2026规定，悬浮液的固体浓度应依据测定方法和样品密度来确定，一般建议控制在0.1%~1.0%（质量分数）范围内，具体数值需根据样品的密度、粒径范围及沉降仪器的类型进行优化。标准同时指出，对于密度较高或粒径较大的样品，应适当降低浓度；对于粒径较小或密度较低的样品，则可适当提高浓度范围。分散后的悬浮液应具备足够的动力学稳定性，以保证在沉降测定期间不发生明显的再团聚或沉降分层。标准建议在分散完成后采用适当方法（如显微镜观察、Zeta电位测量或透光率监测）评价悬浮液的稳定性，对不稳定的体系应重新优化分散条件。3.5分散效果的评价与验证为确保分散质量满足后续粒度测定的要求，标准规定应在正式测定前对分散效果进行评价。推荐的评价方法包括：显微镜观察法：取分散后的悬浮液一滴置于载玻片上，在光学显微镜下观察颗粒的分散状态，检查是否存在明显的团聚体或絮凝现象。该方法直观简便，适用于常规质量验证。Zeta电位测量法：通过测量颗粒表面Zeta电位判断体系的分散稳定性。一般来说，Zeta电位绝对值大于30mV（水性体系）可认为体系具有较好的静电排斥稳定性。粒度分布预检：在进行正式粒度测定前，可先进行一次快速粒度扫描，根据粒度分布曲线的形态判断分散效果。若分布曲线呈现单一峰型且峰宽合理，则表明分散较为充分；若出现双峰或多峰，则可能仍有团聚体存在。3.6测试报告要求标准对测试报告的格式和内容提出了明确要求。报告应至少包含以下信息：样品名称及标识、样品来源及批次信息、采用的分散介质和分散剂的种类与用量、超声处理参数（功率、频率、时间、温度）、悬浮液浓度、分散效果评价方法及结果、沉降测定方法及仪器信息、测定结果（包括粒度分布曲线、D10、D50、D90等特征粒径值）以及任何偏离标准程序的说明。四、主要起草单位介绍ISO20427:2026标准的制定由ISO/TC256技术委员会（颜料、填充剂及相关材料）主导推进。在该标准的起草过程中，来自德国、中国、日本、美国、英国、法国等多个国家的技术专家和机构积极参与，各国在颜料分散技术领域的先进经验为标准的科学性和实用性提供了有力支撑。作为该标准制定工作中的重要参与力量，德国BYK-Gardner公司在颜料分散技术与粒度分析仪器领域具有深厚的技术积累。BYK-Gardner是全球知名的涂料及塑料行业检测仪器制造商，其产品线涵盖分散性测试仪、粒度分析仪、粘度计等各类品质控制设备。该公司在颜料分散技术领域拥有数十年的研究经验，在分散剂配方优化、超声分散工艺控制等方面积累了丰富的应用数据。中国国家涂料质量监督检验中心作为中国在该标准制定工作中的重要参与单位之一，同样在标准的讨论与验证阶段发挥了积极作用。该中心长期从事涂料及颜料产品的质量检测与标准化研究，建有完善的粒度分析实验室，配备有激光粒度仪、离心沉降粒度仪、显微镜图像分析系统等多种粒度表征设备。在标准制定过程中，该中心组织国内多家颜料和填充剂生产企业开展了实验室间的比对试验，为验证标准中分散程序参数设定的合理性提供了大量实验数据。其提交的关于无机颜料（尤其是钛白粉、氧化铁颜料）在水性体系中的分散参数优化建议，被标准制定工作组采纳，纳入到标准的技术内容之中。此外，日本JSR株式会社和英国MalvernPanalytical公司等仪器制造企业也在标准的技术验证和文本完善过程中发挥了建设性作用。五、标准实施的意义与应用前景5.1对行业技术进步的推动作用ISO20427:2026的实施将对颜料和填充剂行业的粒度检测技术产生深远的规范化效应。统一分散程序意味着不同实验室之间的检测结果可以实现真正意义上的比对和互认，这对于跨国贸易中的质量认证和产品验收具有重要意义。同时，该标准也为颜料和填充剂生产企业提供了内部质量控制的标准化工具，有助于企业优化生产工艺，提高产品质量稳定性。5.2对下游应用领域的技术支撑涂料、塑料、油墨等下游行业在原材料入厂检验中普遍需要进行粒度检测。统一分散程序的实施，使得下游用户能够更加准确地评价不同供应商产品的粒径性能差异，为原材料选型和配方优化提供了可靠的数据支撑。特别是在高性能涂料和功能材料领域，粒径分布的精确控制往往是产品性能突破的关键所在，该标准的应用将为这些领域的技术发展提供重要的检测基础。5.3对中国标准体系的借鉴意义六、结论与展望ISO20427:2026《颜料和填充剂用液体沉淀法对悬浮颜料或填充剂进行沉淀粒度测定的分散程序》是颜料和填充剂粒度检测领域一项重要的基础性国际标准。该标准的发布填补了液体沉降法粒度测定中分散程序缺乏统一规范的空白，为全球颜料和填充剂行业提供了科学、系统、可操作的样品分散技术指南。该标准的实施预期将产生以下深远影响：一是显著提升跨实验室、跨国界粒度检测数据的可比性和互认程度；二是促进颜料和填充剂生产企业在分散技术方面的工艺优化，推动产品质量升级；三是为下游应用领域提供更加可靠的原材料质量评价工具；四是为其他粉体材料粒度测定标准的制定提供有益参考范式。展望未来，随着纳米材料、功能性颜料和复合材料等新兴领域的快速发展，对粒度表征技术的要求将不断提高。建议相关标准化技术机构在该标准实施的基础上，进一步开展以下工作：跟踪标准实施效果并适时启动修订程序、制定与不同粒度测定方法相衔