GB∕T 43108-2023 染料在有機溶劑中溶解度的測定重量法和光度法（正式版）

染料在有機溶劑中溶解度的測定重量法和光度法Dyestuffs—Determinationofsolubilityinorganicsolvents—國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會l本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定本文件修改采用ISO7579:2009《染料在有機溶劑中溶解度的測定重量法和光度法》。本文件與ISO7579:2009的技術(shù)差異及其原因如下：——用規(guī)范性引用的GB/T作性； 用規(guī)范性引用的GB/T操作性；——用規(guī)范性引用的GB/T5211.3代替了ISO787-2(見8.3.3),以適應(yīng)我國的技術(shù)文件，增加可操6750代替了ISO2811-1(見第5章),以適應(yīng)我國的技術(shù)文件，增加可3186代替了ISO15528(見第7章),以適應(yīng)我國的技術(shù)文件，增加可操請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會提出。本文件由全國染料標準化技術(shù)委員會(SAC/TC134)歸口。本文件起草單位：沈陽沈化院測試技術(shù)有限公司、浙江閏土股份有限公司、杭州吉華江東化工有限公司、現(xiàn)代紡織技術(shù)創(chuàng)新中心(鑒湖實驗室)、浙江博澳新材料股份有限公司、沈陽化工研究院有限公司。1GB/T43108—2023染料在有機溶劑中溶解度的測定重量法和光度法1范圍本文件描述了2種測定染料在有機溶劑中溶解度的方法。本文件適用于在溶劑的影響下不會發(fā)生化學(xué)變化，并且在規(guī)定的干燥條件下穩(wěn)定且不揮發(fā)的染料。適用的染料質(zhì)量濃度為1g/L～1000g/L,如果溶液的黏度滿足操作過程順利進行的條件，也能使用更高的濃度。對于揮發(fā)性溶劑(沸點小于120℃),采用重量法；對于揮發(fā)性較小的溶劑(沸點大于120℃),采用光度法。本文件不適用于染料中不溶物的測定。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T3186色漆、清漆和色漆與清漆用原材料取樣(GB/T3186—2006,ISO15528:2000,IDT)GB/T5211.3顏料和體質(zhì)顏料通用試驗方法第3部分：105℃揮發(fā)物的測定(GB/T5211.3—GB/T6750色漆和清漆密度的測定比重瓶法(GB/T6750—2007,ISO2811-1:1997,IDT)3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。溶解度solubility在特定的條件下，染料在一定體積的特定溶劑中溶解的最大質(zhì)量。在23℃時，將不同質(zhì)量的染料分別分散在一定體積的溶劑中，混合3h后將各分散液離心分離，用重量法或光度法測定上層清液中固體含量。使用重量法測定時，通過測定溶液中的不揮發(fā)性物質(zhì)的量來評定溶解的染料量。使用光度法測定時，通過比較測定溶液與標準溶液的吸光度來評定溶解的染料量。5溶劑使用重量法時，所使用的有機溶劑應(yīng)在低于染料分解溫度時完全揮發(fā)。有機溶劑在23℃時的密度2GB/T43108—2023應(yīng)是已知的，溶劑的密度應(yīng)按照GB/T6750中的規(guī)定用玻璃比重瓶測定。染料不應(yīng)與溶劑發(fā)生化學(xué)由于有機溶劑通常不是化學(xué)純，應(yīng)在試驗報告中給出純度等級(包括所含主要雜質(zhì)的種類和含量)。對于沸點在120℃以上的溶劑，建議采用光度法。6儀器設(shè)備6.1天平：精度0.0001g。6.8實驗室用離心機：能夠產(chǎn)生約10km/s2的離心加速度，轉(zhuǎn)速2000r/min～3000r/min。6.10烘箱：空氣能循環(huán)，能控制溫度高至150℃±2℃。6.11分光光度計。6.12超聲波浴。7取樣按GB/T3186的規(guī)定，取足量待測產(chǎn)品的代表性樣品。8試驗方法8.1初步測定如果染料在溶劑中的近似溶解度未知，按8.2.2和8.2.3的步驟操作，對染料的下列系列試樣之一進行初步測定：取離心后沉淀物略大于分散的染料總量1/4的分散體的濃度作為染料的近似溶解度。8.2.1當染料溶解度的近似值已經(jīng)知道，或通過初步測定確定后，采用以下步驟進行操作。制備6個懸浮液，濃度分別是近似溶解度的40%、60%、80%、100%、120%、140%(以質(zhì)量分數(shù)計),按8.2.2和8.2.3步驟操作。如果在最低濃度時，超過10%的染料未溶解，減少濃度直至超過90%的染料溶解。如果在最高濃度時，殘留物少于試樣的25%,則增加試樣的質(zhì)量。如果由于隨著染料量的增加，黏度持續(xù)增加，而不能獲得染料的極限值，應(yīng)按A.4記錄最后獲得的8.2.2將所需量的染料放入容器(6.3)中，然后用移液管(6.4)準確加入20mL溶劑，立即蓋上蓋子以防止溶劑揮發(fā)。在23℃±2℃下用機械振動器搖晃3h,在試驗報告中說明。38.2.3染料和溶劑搖晃3h后，將懸浮液放入離心管中，蓋上蓋子，離心管在23℃±2℃離心10min。檢查離心管上層清液是否清澈，例如用吸液管吸取上層清液，觀察溶液流動是否平穩(wěn)。如果不清澈或有疑問，再離心10min,將每個管中的上層清液倒人干凈干燥的容器(6.3)中，蓋上蓋子。8.3重量法測定溶解染料的濃度8.3.1通則取8.2.3制備的上層清液適量，按8.3.2步驟測量染料濃度，稱量精確到0.2mg。每次測定取的上層清液的量都應(yīng)至少包含30mg的染料。每個上層清液都應(yīng)至少測量2次，記錄平均值，按公式(1)計算。放置大約3g清澈的上層清液到一個已經(jīng)恒量的稱量瓶中，蓋上蓋子，稱取上層清液的質(zhì)量(mo),然后，移開蓋子，置于烘箱(6.10)中，溫度維持在溶劑沸點10℃以下，直至大部分溶劑揮發(fā)后取出(約1h)。升溫到低于染料的分解溫度30℃左右，繼續(xù)干燥3h。如果干燥溫度不高于溶劑沸點50℃以上，則延長干燥時間，或在真空爐中去除殘留溶劑，這樣不會有染料升華帶來的損失。干燥后將稱量瓶和蓋子一起放人干燥器中冷卻，然后稱量。如果第一次對特定染料/溶劑組合執(zhí)行該操作，則通過第二次重復(fù)干燥/稱量操作，檢查染料是否已干燥至恒定質(zhì)量。2次稱量的差小于0.2mg,則認為該干燥程序給出了恒量。隨后的同類樣品都能采8.3.3不揮發(fā)物質(zhì)的測定按GB/T5211.3規(guī)定，在已經(jīng)證明以恒量的溫度下干燥(見8.3.2),不揮發(fā)物質(zhì)含量表示為殘渣質(zhì)量與試樣質(zhì)量的比值，即表示為一個小于1的數(shù)值。染料溶解度的計算取決于染料在特定溶劑中的狀態(tài)，如果有飽和濃度，則染料的溶解度按A.1直接確定；如果溶解度取決于加入染料的量，則不能獲得確定的飽和濃度，在這種情況下，按A.2計算溶解度，或按A.3與添加的染料比例一起記錄。在8.2.3中觀察到沉淀物質(zhì)的每個試驗懸浮液中染料的溶解度(S),以克每升(g/L)表示，按式(1)…………p——溶劑在23℃時的密度，單位為克每升(g/L);m。——稱取上層清液的質(zhì)量，單位為克(g);NV——染料中的不揮發(fā)物含量(見8.3.3)。按以下方式記錄溶解度：S<1g/L:<1g/L;4結(jié)果精確到0.1g/L;結(jié)果精確到1g/L;>1000g/L。目前沒有可靠的精密度的數(shù)據(jù)。該方法的精密度在很大程度上取決于染料和溶劑的性質(zhì)，在解釋結(jié)果時考慮這一點。協(xié)同試驗表明，如果染料存在確定的飽和濃度(見A.1),可重復(fù)性在±5%范圍內(nèi)，如果如A.2和A.3描述的情8.4光度法測定溶解染料的濃度該方法主要針對不易揮發(fā)的溶劑，如果用于易揮發(fā)溶劑，會存在由于測試過程中溶劑的損失而導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤差的風險。如果要分析大量樣品，即使使用揮發(fā)性較低的溶劑，考慮使用重量分析法，因為它可以更快地平行有必要準備那么多的校準溶液。在高稀釋度情況下，測試溶液中存在少量溶劑損失是無關(guān)緊要的。在使用光度法之前，有必要驗證該方法對所用樣品/溶劑組合的適用性，如果驗證成功，則無需對后續(xù)同類樣品重復(fù)驗證。依靠使用特殊的測量、計量和稀釋的設(shè)備能夠顯著實現(xiàn)過程的自動化。試驗溶液應(yīng)符合比爾-朗伯(Beer-Lambert)定律，并且足夠穩(wěn)定以保證測量的重復(fù)性。如果在多次重復(fù)測量期間吸收峰的最大值不穩(wěn)定，則應(yīng)選擇另一個更穩(wěn)定的峰進行計算，或考慮對整個光譜進行校準溶液應(yīng)符合Beer-Lambert定律。如果選擇2cm的比色槽，黃色染料(低吸收)質(zhì)量濃度選擇大約0.15g/L比較合適，藍色染料(高吸收)質(zhì)量濃度選擇大約0.02g/L比較合適。準確稱量100.0mg染料至稱量瓶(6.2)中，并轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶(6.5)中，注意不要損失，加這樣制備的染料溶液質(zhì)量濃度為1.0g/L,為了符合Beer-Lambert定律，應(yīng)將溶液稀釋，如稀釋到0.2g/L或0.02g/L。由于低濃度的染料溶液密度幾乎與純?nèi)軇┑拿芏认嗤?，所以稀釋所需溶液的質(zhì)量用式(2)計算：m——溶液質(zhì)量，單位為克(g);p——溶劑在23℃時的密度，單位為克每毫升(g/mL)。稱取所需質(zhì)量的溶液到稱量瓶中，或者使用注射器(針對揮發(fā)性的溶劑)吸取，并轉(zhuǎn)移到100mL容按照8.2制備測試溶液，將各個溶液稀釋到與校準溶液相當?shù)臐舛取?GB/T43108—2023例如，為了得到0.02g/L的溶液，需要2個稀釋步驟：b)0.02g/L。與制備校準溶液的步驟相同。樣品的稱樣量不能太少是很重要的，盡量減少溶劑的損失帶來的誤差，稱樣量應(yīng)大于1g。用10mm的比色槽能減少稀釋次數(shù)。示例：8.4.4試驗步驟測量之前，要用純?nèi)軇┬Ａ?，以消除溶劑的影響。使用校準溶?見8.4.2)進行校準，在與試驗溶液相同的波長或相同的波長范圍內(nèi)測量校準溶液的吸光度(見8.4.4.3)。使用以下方法之一——溶液有穩(wěn)定的最大吸收峰，測量最大的吸收峰的吸光度；——溶液在關(guān)注的峰處沒有穩(wěn)定的最大峰值，測量另一個更穩(wěn)定的峰的吸光度；——測量整個光譜，確定某段指定的光譜曲線的面積。在測量前搖勻溶液，用待測溶液沖洗比色槽3次。8.4.5結(jié)果表示試驗溶液中染料的相對量按式(3)計算：……………式中：D——試驗溶液中染料的相對量；As——選擇的最大吸收波長下的稀釋后的試驗溶液(見8.4.3)的吸光度；Cc——校準溶液中染料的質(zhì)量濃度，單位為克每升(g/L);Ac——選擇的最大吸收波長下校準溶液的吸光度；Cs——稀釋后的試驗溶液以上層清液(見8.4.3)計的質(zhì)量濃度，單位為克每升(g/L)。所用條件下的溶解度(S)(見3.1),以上層清液中染料質(zhì)量和溶劑體積的比，即染料在溶劑中的質(zhì)量濃度表示為克每升(g/L),按式(4)計算：6式中：S——染料的溶解度，單位為克每升(g/L);p——溶劑在23℃時的密度，單位為克每升(g/L)。9報告試驗報告應(yīng)至少包含以下信息：a)識別受試產(chǎn)品所需的所有細節(jié)及其非揮發(fā)性物質(zhì)含量；b)本文件編號；c)使用的溶劑和純度；d)染料和溶劑的混合方法；e)用于測定溶解染料量的方法(重量法或光度法);f)測試結(jié)果，按8.3.4或8.4.5的規(guī)定表示；g)與規(guī)定程序的任何偏離；h)試驗日期。7(規(guī)范性)溶解度計算A.1有明確飽和濃度的染料對于在所選溶劑中具有確定飽和濃度的染料，當試樣質(zhì)量增加而溶解物不再進一步增加時，溶解度已達到。溶解度可以通過繪制圖表(見圖A.1)或通過簡單地檢查結(jié)果(見表A.1)確定。如果飽和濃度對應(yīng)于添加到1L溶劑中的試樣質(zhì)量的90%以下，則應(yīng)記錄這2個值：例如，飽和濃度為170g/L,而試樣為200g/L。這種情況可能發(fā)生在含有不溶性雜質(zhì)的染料中，例如鹽。標引符號說明：X——試樣的質(zhì)量，單位為克(g);Y——溶解度，單位為克每升(g/L);1——飽和濃度(溶解度)。有確定飽和值的染料溶解度有確定飽和值的染料溶解度每升溶劑中加人的試樣質(zhì)量g每升溶劑中溶解的染料質(zhì)量g試樣在溶劑中溶解的比例%8A.2有不確定的飽和濃度的染料樣溶解的比例增加明顯偏低(見圖A.2、表A.2)。溶解度極限以圖形方式確定為不連續(xù)性D處的濃度，前提是不連續(xù)性表示至少90%的添加染料溶解的濃度。如果不是這種情況，按A.3中所述確定溶解度限值。標引符號說明：X——試樣的質(zhì)量，單位為克(g);Y——染料的質(zhì)量濃度，單位為克每升(g/L);D——溶解極限。圖A.2有不確定飽和濃度的染料溶解度表A.2有不確定飽和濃度的染料溶解度每升溶劑中加人的試樣質(zhì)量g每升溶劑中溶解的染料質(zhì)量g%12468A.3無飽和濃度的染料對于染料和溶劑的某些組合，不可能確定溶解度，因為溶解的染料的比例取決于試樣的質(zhì)量，并且沒有觀察到明顯的不連續(xù)性(見圖A.3)