炭黑檢測

炭黑是一種重要的工業材料，廣泛應用于橡膠、塑料、油墨、涂料、電池等領域。其性能直接受粒徑、結構、表面化學性質等因素影響，因此需要通過系統的檢測項目確保產品質量和適用性。以下是炭黑檢測的核心項目及技術細節解析：

一、物理性質檢測

1. 粒徑與比表面積

   • 檢測意義：粒徑分布和比表面積決定炭黑的補強性、著色力及分散性。
   • 方法：
     • 激光粒度儀（動態光散射法）測定粒徑分布；
     • BET氮吸附法（GB/T 10722）測定比表面積（單位：m²/g）。

2. 結構分析（吸油值）

   • 檢測意義：反映炭黑聚集體分支程度，影響材料流變性和導電性。
   • 方法：鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）吸收值測定（ASTM D2414）。

3. 密度與堆積度

   • 真密度：氦比重法（無孔隙狀態密度）；
   • 表觀密度：振實密度儀測定（反映運輸和儲存特性）。

二、化學性質檢測

1. 揮發分與灰分

   • 揮發分：950℃加熱3小時失重（GB/T 3780.8），影響加工穩定性；
   • 灰分：高溫煅燒后殘留物（ISO 1125），用于評估雜質含量。

2. 表面化學官能團

   • 檢測意義：羥基、羧基等官能團影響與聚合物的相容性。
   • 方法：傅里葉紅外光譜（FTIR）、X射線光電子能譜（XPS）。

3. pH值

   • 水懸浮液pH測定（ASTM D1512），酸性炭黑可能延遲橡膠硫化。

三、性能測試

1. 著色力與黑度

   • 著色力：與標準炭黑對比（ISO 3856）；
   • 黑度（L值）：分光光度計測定（值越低黑度越高）。

2. 導電性

   • 四探針法測定體積電阻率（適用于導電炭黑，如電池材料）。

3. 分散性

   • 刮板細度計或電子顯微鏡觀察，分散不良會導致材料強度下降。

四、安全與環保檢測

1. 多環芳烴（PAHs）

   • 限值要求：歐盟REACH法規限制16種PAHs總量＜1ppm；
   • 方法：氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）。

2. 重金屬含量

   • 鉛、鎘、汞等檢測（ICP-MS法），符合RoHS指令。

3. 粉塵爆炸性

   • 低爆炸濃度（MEC）和小點火能（MIE）測試（IEC 61241標準）。

五、行業特定檢測

• 橡膠用炭黑：硫化曲線、拉伸強度、耐磨性（ASTM D3192）；
• 電池用炭黑：鋰離子擴散效率、循環壽命測試；
• 涂料用炭黑：耐候性、紫外線吸收率。

六、檢測標準與儀器

結語

炭黑檢測需結合應用場景選擇關鍵項目，例如橡膠行業側重結構性和補強性能，而電池材料更關注導電性和純度。隨著環保法規趨嚴，PAHs和重金屬檢測已成為供應鏈的必檢項。企業需建立從原料到成品的全流程質控體系，通過檢測實現產品性能優化與合規性保障。