GB T 3780.14-2010 炭黑 第14部分：硫含量的测定.pdf

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1、ICS 83.040.20 G 49 GB 中华人民炭黑第国不日11: ./、国家标准GB/T 3780.14-2010 代替GBjT3780. 14-1995 14 部分:硫含量的测定Carbon black-Part 14: Determination of sulfur content (ISO 1138:2007 ,Rubber compounding ingredients-Carbon black Determination of sulfur content, MOD; ISO 15671: 2000 , Rubber and rubber additives-Determina

2、tion of total sulfur content using a旦automaticanalyser, MOD) 2010-08-09发布2011田05-01实施极码防伪/中华人民共和国国家质量监督检验检茂总局中国国家标准化管理委员会发布中华人民共和国国家标准炭黑第14部分:暗含量的测定GB/T 3780. 14-2010 晤中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码:100045网址电话:6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销当酝开本880X 1230 1/16 印张o.75 字数20千字2010年9月第一版2010年9月第一

3、次印刷当岳书号:155066 1-40288 定价16.元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533G/T 3780.14-2010 GB/T 3780(炭黑分为如下几个部分:第1部分:吸腆值试验方法;第2部分:吸油值的测定;-一一第4部分:压缩试样吸油值的测定;目自昌一一-第5部分:比表面积的测定CTAB法;一一第6部分:着色强度的测定;一一一第7部分:pH值的测定;一一第8部分:加热减量的测定;第10部分:灰分的测定;第12部分:杂质的检查;一一第14部分:硫含量的测定;第15部分:甲苯抽出物透光率的测定;第17部分:粒径的间接测定反射率法;第18部

4、分:在天然橡胶(NR)中的鉴定方法;第21部分:橡胶配合剂筛余物的测定水冲洗法。本部分是GB/T3780的第14部分。本部分修改采用ISO1138: 2007(橡胶配合剂炭黑硫含量的测定)(英文版), ISO 15671: 2000 橡胶和橡胶添加剂自动分析仪法测定总硫含量)(英文版)。本部分根据ISO1138: 2007和ISO15671: 2000重新起草。在附录A中列出了本部分章、条与ISO 1138: 2007和ISO15671:2000章、条编号的对照一览表。考虑到我国国情，在采用ISO1138: 2007和ISO15671:2000时，本部分做了一些修改。本部分与ISO 1138:

5、 2007和ISO15671: 2000的主要差异如下:一一将ISO1138: 2007与ISO15671 :2000的范围进行了合并(本部分的1); 一一增加了GB3778、GB/T3780.8、GB/T8170，以符合我国国情(本部分的2); 增加了硝酸银溶液，方便标准使用者(本部分3.2.4); 增加耐压至少3MPa ，增加可操作性(lSO1138: 2007的3.3.1;本部分的3.3.1); 一一增加了采样，提高本部分可操作性(本部分的3.4、4.4、5.4); 一将烘箱的可控温度由(105士2).C修改为(125士1).C，为了统一操作(lSO1138: 2007的4.3.9;本版

6、的3.3.4、4.3.9); 增加了干燥器，提高本部分可操作性(本部分的3.3.7); 一一一增加了图1氧弹式量热计构造简图飞图2氧弹剖视图和图3燃烧炉法仪器装置图，方便标准使用者(本部分的图1、图2、图3);一一增加尺寸应符合燃烧管规格，增加可操作性(lSO1138: 2007的4.3.3;本部分的4.3.3); 一一一修改精确至1mg为精确至0.1mg，以提高测试精度(lSO1138: 2007的4.4.1;本部分的4.5. 1); 一一将ISO1138: 2007的6分解为本部分的5.5.1仪器的准备和5.5.2仪器的校准，并将此两部分归入本部分5.5的分析步骤，同时增加本部分的5.5.

7、 3试样的测定，使标准结构更清晰;I GB/T 3780.14-2010 E 一一增加了计算测试结果的取值方法，规范结果取值(本部分的3.6.2、4.6.2、5.6.2); 一-A、B法增加了精密度的规定，提高标准的严谨性(本部分的6.1. 1) ; 一删除了ISO1138: 2007的5C法:自动分析仪法，此部分对应于ISO15671:2000; 一删除了ISO15671:2000的2术语和定义，另有国家标准进行规定;一一删除了ISO15671:2000中第9章对精密度和偏差的具体描述，只保留了精密度的规定，精密度另有国家标准进行规定(本部分的6.1.2、6.2)。为便于使用，本部分还做了下

8、列编辑性修改:a) 删除了ISO前言，增加了本部分前言，符合我国国家标准格式要求;b) 本国际标准一词改为本部分;c) 采用国际单位制单位;d) 增加了资料性附录A本部分章条编号与I臼SO1口13招8:2007和I巴SO15671:20OO章条编号对照气; e) 用小数点.本部分代替GB町/T、3780.14-1995(炭黑硫含量的测定。本部分与GB/T3780. 14-1995相比主要变化如下:a) 修改了标准名称;b) 增加了硝酸银榕液(本版的3.2.4); c) 将烘箱的可控温度由(105士2)OC修改为(125士l)OC，并增加了重力对流型(1995版的5.4、13.9;本版的3.3.

9、4、4.3.9); d) 增加了图1氧弹式量热计构造简图、图2氧弹剖视图和图3燃烧炉法仪器装置图(本版的图1、图2、图3); e) 增加了装有有效干燥剂(1995版的5.7;本版的3.3.7); f) 对硫含量的计算公式进行了修改1995版的8.1式(1);本版的3.6.1式。)J; g) 将采样进行了重新规定(本版的3.4、4.4); h) 增加了自动分析仪法(C法)(本版的5)。本部分的附录A为资料性附录。本部分由中国石油和化学工业协会提出。本部分由全国橡胶与橡胶制品标准化技术委员会炭黑分技术委员会(SACjTC35jSC 5)归口。本部分起草单位:中橡集团炭黑工业研究设计院、青州市博奥炭

10、黑有限责任公司。本部分主要起草人:聂素青、贾翠萍、钟磊。本标准所代替标准的历次版本发布情况为:一一GBjT3780.14-1983、GBjT3780. 14 19950 GB/T 3780.14-2010 炭黑第14部分:硫含量的测定曹告:使用GB/T3780本部分的人员应有正规实验室工作的实践经验。本部分并未指出所有可能的安全问题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。1 范围GB/T 3780的本部分规定了氧弹式量热计法(A法)、燃烧炉法(B法)和自动分析仪法(C法)测定炭黑总硫含量的方法。本部分适用于橡胶用炭黑。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GB

11、/T3780的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB 3778 橡胶用炭黑GB/T 3780. 8炭黑第8部分:加热减量的测定(GB/T3780.8-2008 , 1SO 1126: 2006 , Rubber compounding ingredients一一Carbonb1ack-Determination of 10ss on heating, MOD) GB/T 8170 数值修约规则与极

12、限数值的表示和判定3 氧弹式量热计法(A法)3.1 原理称取适量经干燥的炭黑试样于氧弹式量热计内点燃。燃烧后将氧弹打开，用水冲洗其内表面，用烧杯收集洗涤物，收集和称量在洗涤物中以硫酸顿形式沉淀的硫，计算出硫的百分含量。3.2 试剂与材料除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂和蒸馆水或去离子水或相当纯度的水。3.2.1 氯化顿溶液:100 g/L，溶解100g氯化坝(BaC1z 2Hz 0)于水中并稀释至1000 mL。3.2.2 盐酸，pzo= 1. 19 g/mL。3.2.3 2，4，6-三硝基苯酣(苦味酸)饱和溶液:将适量的苦味酸加到装有水的具塞玻璃瓶中。充分摇动瓶子，溶解苦味酸使

13、溶液达到饱和。饱和后，溶液中应留有少许苦味酸晶体。3.2.4 硝酸银溶液:17g/L，溶解17g硝酸银(AgN03)于水中并稀释至1000 mL。3.2.5 氧气，工业用钢瓶贮装的足够纯度(不含硫化合物)的氧气。3.3 仪器3.3. 1 氧弹式量热计(见图1、图2)，耐压至少3MPa，带有点火变压器，点火丝，带燃料容器的增塌，椭圆形桶，量热计套，氧弹式量热计周围水循环用的电动搅拌器，以及量程为(1935).C，精度0.02.C的量热温度计。3.3.2 氧气瓶，带有与氧弹式量热计相连的连接器和调节器。3.3.3 瓷埔塌，容积30mL。3.3.4 烘箱，重力对流型，温度可调节在(125士l).C。

14、3.3.5 高温炉，可控温度在(925士25).C。3.3.6 过滤漏斗，本生(Bunsen)式长管过滤漏斗，有60。的角槽。GB/T 3780.14-2010 3.3.7 干燥器，装有有效干燥剂。1一一外究;2一一量热容器;3一一搅拌器;4一一搅拌器电机;5一一绝热支架;6一一氧弹;1一一充氧阀门;2一一放气阀门53一一电极;4-一增塌架;5一充气管;6一一燃烧挡板。3.4 采样7一一-量热温度计;8-一玻璃温度计g9 电极;10 盖子;11 放大镜;12 12 量热温度计夹持器。图1氧弹式量热计构造简图3 图2氧弹剖视图3.4.1 炭黑按GB3778的规定进行采样。3.4.2 采集的样品需

15、置于密闭的样品容器中，并使样品在试验之前达到室温。3.5 分析步骤3.5.1 按GB/T3780.8规定的方法干燥适量的试样，置于干燥器(3.3. 7)中备用。3.5.2 称取大约O.5 g干燥的样品，精确至0.1mg，放进燃烧容器(见3.3.1)中。将增塌放在环状电极处，按氧弹式量热计说明书连上点火丝，并弯曲点火丝，使之延伸到正好在炭黑表面的下面。3.5.3 量取5mL水放入氧弹中。安装好氧弹并用氧气(3.2.5)将其充满(压力为3MPa)。G/T 3780.14-2010 3.5.4 在常温下，往量热计筒内加入2000 mL的水。将氧弹放入量热计内，并将点火电极套在氧弹上，装好温度计后关闭

16、量热计，井启动电动搅拌器。3.5.5 电动搅拌2min后记录水温。立即闭合点火开关，以点燃试样。如果点火系统没有指示灯，则按住点火按钮5s后放开，观察水温上升，大约5min内温度应上升约2oC，则点火成功(如果温度未上升，则试验作废并重新开始测试)。电动搅拌器在点火后共搅拌10min后试验停止。取出氧弹，至少需要1min的时间，逐步地解除压力。3.5.6 打开氧弹，用水冲洗氧弹内壁，将洗涤液收集在250mL烧杯内，将洗涤液过滤到400mL烧杯中，用三份5mL水洗涤滤纸。加5mL盐酸(3.2.2)、5mL的苦味酸饱和溶液(3.2.3)和10mL的氯化顿溶液(3.2.1)于滤出液中，将此混合物在电

17、热板上低温加热大约15mino然后用无灰滤纸过滤，每次用10mL的沸水冲洗滤纸上的沉淀物，连续冲洗直至硝酸银(3.2.4)检验显示滤液中不出现氯化物。3.5.7 将带有沉淀物的滤纸移入经灼烧恒重过的瓷增捐(3.3.3)中，称量精确至0.1mg，先低温加热，使滤纸碳化。然后转移到温度控制在(925士25)OC的高温炉(3.3.5)中，灼烧30min后。将士甘塌及内容物移人干燥器(3.3. 7)中，冷却至室温，并称量，精确至0.1mg。3.6 结果计算3.6.1 炭黑试样总硫含量以硫的质量分数w计数值以%表示，按式(1)计算。一0.1373 X (m, - ml) X 100 LV .( 1 )

18、式中:mo一一干燥试样的质量的数值，单位为克Cg); mj-一增塌质量的数值，单位为克(g); lO m2一一灼烧后增塌和内容物的质量的数值，单位为克(g);O. 137 3一一硫酸钢对硫的换算系数。3.6.2 计算结果表示到小数点后两位。如有多次测量结果，取其平均值。然后按GB/T8170进行数值修约。4 燃烧炉法(法)4. 1 原理称适量干燥的炭黑试样置于燃烧炉中，在连续通入的氧气流中燃烧9燃烧释放的硫氧化物用盐酸溶液吸收。再用腆酸饵-腆化饵标准溶液滴定吸收液。计算出硫含量。4.2 试剂与材料除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂和蒸锢水或去离子水或相当纯度的水。4.2.1 盐酸榕

19、液，将2体积盐酸(p20=1. 19 g/mL)与13体积水相混合而成。4.2.2 腆酸御-映化饵标准滴定溶液:0.0052 mol/L，将1.112 5 g基准试剂腆酸饵(KI03)，100g腆化锦(KD和5g氢氧化伺(KOH)溶于约500mL的水。在容量瓶中稀释至1000 mL。溶液应储存在棕色或绿色的玻璃瓶中。宜每30d配制一次新鲜潜液。4.2.3 淀粉溶液:2.5g/L，溶解2.5g可溶性淀粉和5mg腆化隶(HgI2)于1000 mL水中。4.2.4 氧气，工业用钢瓶贮装的足够纯度的(不含硫化合物)氧气。4.3 仪器(见图3)4.3.1 燃烧炉，可控温度在(1425士25)OC。4.3

20、.2 燃烧管，长约75cm，一端为圆锥形。4.3.3 燃烧舟，熔结的氧化铝(刚玉)或瓷制的，尺寸应符合燃烧管规格。新的燃烧舟使用之前，应在(1 425土25)OC下灼烧1ho 4.3.4 压力调节器和流量计。3 GB/T 3780.14-2010 4.3.5 氧气净化系统，由一个装有硫酸柄。=1.84 g/mL)的气体洗涤瓶和一个装满烧碱石棉及无水硫酸钙棍合物并被二氧化碳饱和的水吸收瓶组成。4.3.6 气体分散管，由粗糙的熔结多孔玻璃制成。4.3.7 滴定用锥形瓶，容量为500mL。4.3.8 橡皮塞，配备一个金属或耐火材料制成的高温热反射器或挡板。4.3.9 烘箱，重力对流型，温度可控制在(

21、125士1).C。I一一氧气瓶;2一一压力调节器和流量计;3、4、5一一氧气净化系统;6-一燃烧炉;7 温度控制器58一一球形干燥管59一一气体分散管;10-滴定管;11一一一燃烧管;12一一燃烧舟F13一一日光灯。4.4 采样图3燃烧炉法仪器装置图4.4.1 炭黑按GB3778的规定进行采样。4.4.2 采集的样品需置于密闭的样品容器中，并使样品在试验之前达到室温。4.5 分析步骤10 13 4.5.1 按GB/T3780. 8的规定方法干燥适量炭黑试样。称取约1g的干燥样品，精确至0.1mg，移入燃烧舟(4.3.3)中。4.5.2 往锥形瓶(4.3.7)中注入约三分之一容积的盐酸溶液(4.

22、2.1)，加入2mL的淀粉溶液(4.2.3)，在搅拌下，滴加腆酸何-腆化锦标准滴定溶液(4.2.2)至刚显蓝色。将气体分散管(4.3.6)插入锥形瓶。4.5.3 当燃烧炉的温度控制到1425 .C时，且氧气流量达到1000mL/min时，将装有炭黑的燃烧舟放入燃烧管的加热区域，立刻用橡皮塞(4.3.8)塞紧燃烧管，使燃烧放出的气体通过气体分散管(4.3.6)进入吸收液，用腆酸饵-腆化饵标准滴定溶液滴定刚好显现并保持蓝色。停止滴加腆酸饵-腆化饵标准滴定溶液，继续通气鼓泡3min，如吸收液仍保持蓝色，即达到了终点。4.5.4 在每批炭黑试样测定前，燃烧系统应于炉温(1425士25).C下，通氧气净

23、化30min. 4 GB/T 3780.14-2010 4.6 结果计算4.6.1 炭黑试样总硫含量以硫的质量分数计，数值以%表示，按式(2)计算。式中:V一滴定所消耗的棋酸饵腆化饵标准滴定溶液(4.2.2)体积的数值，单位为毫升(mL);m一-i式样的质量的数值，单位为克(g)。. ( 2 ) 4.6.2 计算结果表示到小数点后两位。如有多次测量结果，取其平均值。然后按GB/T8170规定进行数值修约。5 自动分析仪法(C法)5.1 原理称取适量的试样置于仪器内，试样中的硫组分在氧气流中燃烧后完全转化成二氧化硫。二氧化硫可通过三种检测方法中的任一种进行测定:a)过氧化氢测试法:用过氧化氢吸收

24、二氧化硫，生成硫酸，然后用标准碱溶液滴定，计算硫含量山)腆溶液测试法:用标准腆溶液吸收二氧化硫，生成腆化物，然后用极化双铅电极系统测量生成的腆化物，计算硫含量;c)二氧化硫测试法:二氧化硫全部通过红外吸收测试仪并使用二氧化硫标准曲线测定，计算硫含量。5.2 试剂与材料除非另有规定，仅使用分析纯试剂。5.2.1 氧气，应符合所使用设备的规定。5.2.2 其他试剂，应符合所使用设备的规定。本规定所用试剂，应满足原理中所列三种方法a)、b)、c)的要求。不同的仪器将导致所使用的试剂可能不同，应当使用仪器制造商所规定的试剂。5.3 仪器5.3.1 由于多种组件配置不同的仪器(自动分析仪)均符合本方法的

25、要求，因此未对整体系统设计提出特别规定。但是，所有仪器在功能上应满足如下要求:一一在检测方法a)中，用滴定法检测吸收液中是否存在氯化物，若存在则应对酸度进行校正，既用总酸度减去氯离子转化为盐酸的量;在腆榕液和二氧化硫的检测方法方法b)和方法c)J中，测定硫含量时，检测系统应不受干扰，并且该检测器应通过一系列硫浓度的标样提供一理想的线性响应;三种检测方法系统应适当包括非线性响应评价的处理方式，使非线性响应可以准确地对应出相应的浓度，该方式可由仪器或通过计算机系统进行处理;一一除了这些硫含量直接输出系统外，仪器还应包括一个适当的检测响应器读出装置。5.3.2 样品燃烧的条件应满足(适用于所有样品)

26、:将样品所含的硫完全转化成二氧化硫。一般影响完全燃烧的因素包括1)使用氧化剂、2)温度、3)时间。5.4 采样5.4.1 炭黑按GB3778的规定进行采样。5.4.2 采集的样品需置于密闭的样品容器中，并使样品在试验之前达到室温。5.5 分析步骤5.5.1 仪器的准备5.5. 1. 1 按照说明书组装仪器(自动分析仪)。5.5. 1. 2 响应(漂移)的调整:用适当的硫校准试剂(按仪器说明书)，进行称量和分析。重复该步骤，按仪器说明书的说明调整仪器的响应，直到消除漂移。5.5.2 仪器的校准5.5.2.1 校准:按规定选择已知硫含量在所测试样的范围内的校准试剂和材料。建议每个硫浓度范围G/T

27、3780.14-2010 至少用3个校准试剂加以确定。也可用其中2个校准试剂确定硫含量范围，并使第3个校准试剂硫含量在该范围内。5.5.2.2 对所选择的校准试剂中硫含量的重复性进行测试校准(见5.5. 2. 1) ，持续分析，直至连续的5个测定值均落在本测试方法的重复性(见6.1. 2)范围内。并用该测试值依据仪器说明书校准仪器，所得结果应在校准试剂所规定的精密度范围内，否则应重新进行校准。5.5.2.3 通过定期分析标样来对仪器进行定期校准核查和再校准。标样结果应在控制限的范围内。如果不在，则从上次有效的校准核查后的所有的结果应舍去，并重新进行校准。5.5.3 试样的测定按照仪器说明书要求

28、测定试样，做双样平行测试。5.6 结果计算5.6.1 炭黑试样总硫含量以硫的质量分数w计，数值以%表示，按式(3)计算。式中:B一一硫含量的测试响应值;C一一校准过程中所确定的每单位测试响应值所对应的硫含量;m一一试样的质量，单位为克(g)。. ( 3 ) 5.6.2 计算结果表示到小数点后两位。如有多次测量结果，取其平均值。然后按GB/T8170规定进行数值修约。6 精密度6. 1 重复性6.1. 1 A法、B法:两次测试结果之差不超过其平均值的16%; 6. 1. 2 C法:两次测试结果之差不超过0.05%。6.2 再现性C法两次测试结果之差不超过0.09%。7 试验报告试验报告包括以下内

29、容:a) 试样的名称及标识;b) 本试验依据的标准;c) 使用的方法(A法、B法或C法); d) 试验结果(均值或中位数，测试次数he) 与基本分析步骤的差异;f) 试验中的异常现象;g) 试验日期。6 GB/T 3780.14-2010 附录A(资料性附录)本部分章条编号与ISO1138: 2007/ISO 15671 : 2000章条编号对照表A.1给出了本部分章条编号与ISO1138: 2007 /ISO 15671: 2000章条编号对照一览表。表A.1本部分章条编号与ISO1138: 2007 /ISO 15671 : 2000章条编号对照对应的国际标准章条编号本部分章条编号ISO

30、1138 :2007 IS0 15671: 2000 前言警告警告1 1 1 2 2 2 3 3 3.1-3.2.3 3.1-3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.4 3.3 3.3 3.3.1-3.3.6 3.3.1-3.3.6 3.3.7 3.3.1的图1、图23.4 3. 5 3.4 3.5.1-3.5.3 3.4.1-3.4.3 3.5.4 3.4.4第1段3.5.5 3.4.4第2段、3段3.5.6 3.4.5 3.5.7 3.4.6 3.6、3.6.13. 5 3.6.2 4、4.1 4、4.1 4.2、4.3 4.2、4.34. 3图34. 4 4. 5 4.4 4. 6、

31、4.6. 1 4.5 4.6.2 OFON-立.Oh肉同阁。G/T 3780.14-2010 表.1(续)对应的国际标准章条编号本部分章条编号IS0 1138 ,2007 IS0 15671: 2000 5、5.13、3.13. 5 5.2 5 5.2.1 5. 1 5.2.2 5.2第1段、5.2第2段5.3 4 5.3.1 4.1、4.34. 6 5.3.2 4.2 5.4 5.5 7 5.5.1 6的部分内容5.5.1.1、5.5.1.26. 1、6.25.5.2 6的部分内容5.5.2.1 6.3 5.5.2.2 6.4 5.5.2.3 6.5 7的第1、2段5.5.3 5.6、5.6.18 5.6.2 6. 1. 1 6.1.2、6.29.5 7 4. 6 10 附录A侵权必究版权专有导书号:155066 1-40288 7c 16.00 定价:GB/T 3780.14-2010 打印日期:2010年10月11E:3 F002