GB T 3780.5-2002 橡胶用炭黑比表面积测定 CTAB法.pdf

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1、ICS 83. 040. 30 G 49 GB 中华人民共和国国家标准G/T 3780. 5-2002 橡胶用炭黑比表面积测定CTAB法Carbon black used in rubber products一Determination of specific surface area-CT AB test method 2002 - 05 -29发布2002-12-01实施中华人民共和国发布国家质量监督检验检菇总局GB/T 3780.5-2002 前本标准是等效采用美国试验与材料协会标准ASTMD3765一1998(炭黑标准试验方法CTAB表面积对国家标准GB/T3780.5-1991(橡胶

2、用炭黑比表面积测定CTAB法修订而成。本标准与ASTMD3765一1998的主要技术差异:本标准增加用SDS榕液滴定未被吸附的CTAB的方法，方法2一一自动滴定至规定的浊度终点，方法4一一手工滴定至规定的变色浊度终点。一-CTAB溶液使用前冷却至230C25CC。增加标准的提示性附录A。在附录A中给出了用最小二乘法回归计算的实例。一引用标准中增加GB/T8170(数值修约规则和GB/T9578(标准参比炭黑。第4章中，试剂选用OP。本标准与GB/T3780.5-1991的主要技术差异:一一引用标准中增加GB/T6682一1992(实验室用水规格和试验方法。增加用SDS榕液滴定未被吸收的CTAB

3、，滴定方法为:方法2自动滴定至规定的浊度终点气详细描述SDS手工滴定法的终点判断;取消用OT滴定至规定变色终点。一一确定试验结果的标准参比炭黑改为ITRB或SRB3#，ITRB的确切表面积为83.0X 103 m2 /kg , SRB3#的确切表面积为81.4 X 103 m2/kg。5.5中增加加压过滤的装置示意图。明确干燥温度为(l25:l:1)OC。增加采样方法。一重复性规定为两次测定结果之差不超过其平均值的4.25%，再现性规定为两次测定结果之差不超过其平均值的9.76%。一一第4章取消0.2%(m/m)澳酣蓝乙醇水溶液。本标准自实施之日起，代替GB/T3780.5-1991 0 本标

4、准的附录A是提示的附录。本标准由国家石油和化学工业局提出。本标准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归口。本标准起草单位:中橡集团炭黑工业研究设计院。本标准主要起草人:余艳、王定友。本标准首次发布于1983年6月，1991年4月第一次修订。中华人民共和国国家标准橡胶用炭黑比表面积测定CTAB法Carbon black used in rubber products一Determination of specific surface area-CT AB test method GB/T 3780.5-2002 代替GB/T3780.5一1991注意:使用本标准的人员应熟悉常规实

5、验室操作，本标准未涉及任何使用中的安全问题，使用者有责任建立恰当的安全和健康措施，并保证符合国家规定。1 范围本标准规定了炭黑除微孔(十六皖基三甲基澳化镀不能进入的孔)以外的比表面积的试验方法。本标准适用于橡胶用炭黑。2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB 3778-1994 橡胶用炭黑GB/T 8170一1987数值修约规则GB/T 9578-2002 标准参比炭黑GB/T 6682-1992 分析实验室用水规格和试验方法(neqISO 3696:

6、1987) 3 方法提要3- 1 炭黑在十六皖基三甲基澳化镀(CTAB)水溶液中的吸附等温线具有一个较长的单分子吸附层的平坦段。炭黑对CTAB的吸附不受其表面焦油状物质或含氢、氧等官能团的影响。用机械搅拌或超声波振荡的方法很快就可以使吸附达到平衡。在滤去分散的胶体炭黑后，用磺基丁二酸纳二辛醋(OT)或十二皖基硫酸饷(SDS)测定未被吸附的CTAB的量。试验结果均按工业着色参比炭黑ITRB或标准参比炭黑(SRB3#)确定其CTAB法比表面积。ITRB的确切比表面积为83.OX 103 m2 /kg ,SRB3 #的确切比表面积为81.4 X 103 m 2 /kg 0 3.2 未被吸附的CTA分

7、子按下述任何一种方法进行滴定。方法1，用OT滴定至规定的烛度终点自动滴定法(仲裁法); 方法2，用SDS滴定至规定的浊度终点一一自动滴定法;方法3，用OT滴定至最大浊度终点手工滴定法;方法4，用SDS滴定至规定的变色浊度终点手工滴定法。4 试剂和材料本试验中所用试剂均为分析纯级，试验用水应符合GB/T6682的规定。4. 1 缓冲榕液，pH=7:梅解2.722g磷酸二氢押(KH2P04), 4.260 g磷酸氢二饷(Na2HP04)和1.169 g 氯化铀(NaCl)于1L水中。中华人民共和国国家质量监督检验检疲总局2002- 05 -29批准2002 -12 -01实施1 GB/T 3780

8、. 5-2002 4.2 CTAB榕液c(C19H42BrN)二0.01mol/L:称取3.64gCTAB(十六烧基三甲基澳化镀)榕解于900 mL水中，加100mL缓冲溶被(4.1)，加热至27CC37CC溶解，使用前冷却至23CC25ColJ注:CTAB溶液在低于23CC条件下贮存会缓慢析出结晶。4.3 OT溶液c(C2oH37Na07S)二O.002 2 mol/L:称取1.000 g 100%固体OT(磺基丁二酸铀二辛醋)于含有2.5mL甲醒溶液的1L水中，用磁力搅拌器剧烈搅拌48h，置于阴凉干燥处停放12d后标定使用。注1 启封的OT试剂需贮存在干燥器中。2 OT溶液易产生降解，使用

9、期限不超过6个月。4.4 甲醒溶液:37%。4.5 SDS溶液C(C12H25Na04S)=0.0021 mol/L):榕解0.606g SDS(十二烧基硫酸铀)于含有2.5mL 甲醒的1L水中，停放24h。注:如果溶液混浊或有沉淀，则试剂纯度低不宜使用。4.6 二氯荧光黄乙醇溶液，0.36%:溶解0.20g固体二氯荧光黄于70mL乙醇中，并贮存在滴瓶中。4.7 OP(辛基苯基聚氧乙烯酷)榕液，0.15% o2J 4.8 标准参比炭黑应符合GB/T9578规定。3J5 5.1 5.2 仪器、设备超声波电磁分散机。加压过滤装置(见图1)。5.3 炭黑比表面积测定仪。中-根据需要增加过滤器装置图1

10、加压过滤装置飞注:国产TBY-10炭黑比表面积测定仪、TBY-20加压过滤装置、TBY-50超声波分散机均是由中橡集团炭研院提供的产品的商品名称。给出这一信息是为了给本标准的使用者提供方便，而不是石化局政策法规司标准处对这一产品的认可。5.4 磁力搅拌器。5. 5 磁力搅拌棒，其表面涂有聚四氟乙烯或聚氯三氟乙烯，长度应与所盛容器的底部直径相匹配。5.6 微孔滤膜，孔径0.15m。用于滤去分散胶体炭黑的微孔滤膜在使用前必须浸泡，即将25片滤膜逐片地浸泡在100mL CTAB溶液中，滤膜使用前至少浸泡48h，CTAB浸泡液不能重复使用。浸泡过的滤膜使用期限为6个月。5. 7 显微镜照明光源或类似的

11、白炽灯点光源，该装备带有可调电阻器。5.8 烘箱:重力对流型，可控制在(125士l)CC，均匀性为:I:5C。采用说明:1J ASTM标准中规定为22C-25C。2J ASTM标准中要求使用O.15 % Tritonx-l00溶液。3J ASTM中规定用ITRB工业参比炭黑，其确切比表面积为83.0XI03m/kgo2 GB/T 3780. 5-2002 5.9 移液管或分液器，吸液量分别为30.00mL、10.00mL、5.00mL。5.10 烧杯，容积100mL。5. 11 锥形瓶，容积50mL, 100 mL，具磨口塞。6 采样按GB3778规定进行。7 步骤试验室环境:温度(25:1:

12、2)C，相对湿度(60:1:5)%。7.1 称取适量的于(125:1:l)C下干燥1h的炭黑试样(称准至0.1mg)于100mL锥形瓶中，称样量需符合表1要求。表1称样量要求炭黑类别CTAB比表面积范围/(103m2/kg) 称取的试样质量/gNI00系列125150 O. 30 N200系列100130 0.35 N300系列75105 0.40 N351N440系列5075 0.60 N500N600系列3550 0.90 N700系列2530 1. 35 注1 如果炭黑加热减量已知，干燥步骤可以省略，所称取的试样量减去加热减量便得到试样量。2 如果不知试祥炭黑的类别，按其氮吸附比表面积或

13、吸碗值进行分类。7.2 加30.00 mL CT AB溶液。采取下述任一种方式吸附。7.2.1 盖好瓶塞，放在振荡机上以240r/min的速率振荡40min。7.2.2 加磁力搅拌棒后盖紧瓶塞，放在超声波磁力分散机中，浸泡深度至少50mm，浴温23C250C, 搅拌6min，如果单独使用超声波水浴和磁力搅拌器，则在水浴中超声1min，然后搅拌1min，再重复两次，总计时间为6min。7.3 取出浸泡过的滤膜，用纸巾吸去过量溶液，使发亮的一面对着入口。按压滤器说明书要求组装。7.4 擦干锥形瓶外部的水滴，倾(35)mL炭黑试样和CTAB溶液的混合液于压滤罐中，拧紧上盖，调节压力在O.40. 7

14、MPa，弃去滤液后再将该混合液全部倾入压滤罐中，拧紧上盖。将滤液收集在洁净的50 mL锥形瓶中，加盖，摇动，以确保滤液均匀。7.5 立即按7.6四种方法中任一方法进行滴定。7.6 滴定7.6.1 用OT溶液自动滴定CTAB滤液至最大浊度终点。? 6. 1. 1 按仪器说明书要求安装调试炭黑比表面积测定仪，待计量管充满OT榕掖时，仪器自动停止，此时按停止键使仪器处于待运转状态。? 6. 1. 2 用吸液管吸取5.00mL滤液于清洁干燥的石英杯中，加2.5mL OP榕液、25mL水及磁力搅拌棒后置石英杯于测定槽中(手不能接触石英杯的透光面)。按滴定键，自动滴定开始，数字显示器同时显示滴加体积(mL

15、)，待自动停止滴定，记录消耗的OT溶液体积，精确至0.01mL。7.6.2 用SDS溶液自动滴定至最大浊度终点。? 6. 2. 1 按仪器说明书要求安装调试炭黑比表面积测定仪，待计量管充满SDS溶液时，仪器自动停止，此时按停止键使仪器处于待运转状态。3 GB/T 3780. 52002 7.6.2.2 用吸液管吸取5.00mL滤液于清洁干燥的石英杯中，加5滴(约0.25mL)OP榕液、25mL 水及磁力搅拌棒后置石英杯于测定槽中(手不能接触石英杯的透光面)。按滴定键，自动滴定开始，数字显示器同时显示滴加体积(mL)，待自动停止滴定，记录消耗的SDS溶液体积，精确至0.01mL。? 6. 3 用

16、OT榕液滴定至最大浊度终点一一手工滴定法。7.6. 3. 1 取10.00mL滤液于100mL烧杯中，加50mL水并放入搅拌棒。7.6.3.2 置烧杯于磁力搅拌器上，并位于光源前，调节搅拌速度200r/min。注:有组装滴定装置时调节可变电阻器，在滴定达终点时不见灯丝。终点后再加一滴，灯丝徐徐再现。标定溶液和滴定试样时可变电阻位置相同。? 6. 3. 3 用滴定管快速滴加OT榕液至混合物呈云雾状。此时观察灯丝，灯丝更红，继续以各滴间隔15 s的速度滴加，浊度迅增，停止滴加，继续搅拌10s。通过混合物观察灯丝到加一滴即不见灯丝为终点。记录滴定体积，精确至0.01mL。7.6.4 用SDS溶液滴定

17、至规定的变色浊度终点一一手工滴定法。7.6.4.1 吸取10.00mL CTAB滤液于放有搅拌棒的锥形瓶中，加6滴(0.3mL)二氯荧光黄指示剂，置锥形瓶于磁力搅拌器上，调节搅拌速度使混合物快速旋转又很少产生泡沫。7.6.4.2 用SDS溶液快速滴定至溶液呈清晰的粉红色，继续滴加至橙黄色，此时缓慢滴加，直至产生的悬浮物均匀地分布在榕被中，且混合物表面有萤光层。记录消耗的SDS溶液体积，精确至0.01mL。8 溶液校正系数的计算8. 1 称取0.2、O.3、0.4、O.5、O.6 g共五份干燥的工业着色参比炭黑(ITRB)或标准参比炭黑(SRB3 :t+) ，称准至0.1mg。8.2 分别按7.

18、27. 4的要求进行操作，并按7.6中任意一种方法进行滴定。8.3 以滴定体积V，与其相对应的标样质量ms作出曲线，用最小二乘法求出直线方程。计算出斜率b(mL/g)及在体积轴上截距处的体积Vo(mL)。用每份标样相对应的数据按8.4中的公式计算出标准参比炭黑的比表面积。计算出的结果与规定的比表面积值之间相差应不大于1.5 X 103 m 2 /kg ，否则，重复8. 1 8. 2的步骤。注:计算实例见附录A。8.4 炭黑比表面积SA (1 03 m 2 /kg)按式(1)计算:S A = _ SITRB(SRB3#) X (V。一V)一-fi b X悦. ( 1 ) 式中:SITRB(SRl

19、l阳)一一工业着色参比炭黑ITRB的CTAB法比表面积确切值为83.OX103 m2/kg，标准参比炭黑SRB3:t+的CTAB法比表面积确切值为81.4 X 103旷/kg;9 结果表示V。标准曲线的截距;b 标准曲线的斜率;V 消艳的OT或SDS洛液的体积，mL;m一一试样质量，g。CTAB吸附比表面积SA(103m2/kg)按8.4规定的公式计算。计算结果比GB3778中规定的有效位数增加一位，取其平均值，然后按GB/T8170进行数值修约。10 精密度10.1 重复性两次测定结果之差不超过其平均值的4.25%。4 GB/T 3780. 5-2002 10.2 再现性两次测定结果之差不超

20、过其平均值的9.76%。11 试验报告试验报告应包括以下内容:a)本试验依据的标准编号;b)试样的品种和编号;c)试样质量pd)两次测试结果的平均值;e)本标准中未规定的操作;f)试验日期。5 GB/T 3780. 5-2002 附录A(提示的附录)CTAB溶灌校正系数b和Vo值计算实例Al 试验概况称取0.2000、0.3000、0.4000、0.5000、0.6000g共五份干燥过的工业着色参比炭黑ITRB，其比表面积值为83.0XI03m2/峙。用SDS溶液手工滴定至终点。A2 原始数据原始数据见表Al。表Al序号试样量mi/g消耗SDS溶液体积V./cm3nL 2 miVi 比表面积S

21、A/(l03m/kg) 1 0.2000 38.76 0.0400 7.752 2 0.3000 34.55 0.090 0 10. 365 3 0.4000 30.65 0.160 0 12.260 4 0.5000 26.50 0.250 0 13.250 5 0.6000 22.40 0.3600 13.440 2.0000 152.86 0.9000 57.067 A3 用最小二乘法进行回归计算D =nm/一(m霄)2= 0.5 b =r.!:.m.vi三m;V=二:= -40.77 VA =Vim/工m.vim。=川:= 46.88 a=斗皿=2附求出斜率b(mL/g)、截距Vo后，

22、则溶液标准曲线(见图Al)的回归方程为:y = Vo + bX A4 结果表示标样炭黑CTAB比表面积测定值SA按式(Al)计算:SA = a(Vo - V) -m 式中:m标准炭黑质量，g;V 消耗SDS溶液体积，mL;a、V。一一校正系数(V。即标准曲线中的截距)。6 82.66 83.67 82.60 82. 98 83.06 .( Al ) GB/T 3780.5-2002 V/cm3 10 0.2 O. 3 0.4 O. 5 O. 6 m/g 图Al搭液标准曲线NOON-m.O民H阁。国CTAB法华人民共和国家标准橡胶用炭黑比表面积测定GB/T 3780.5一2002由t唔中国标准出版社出版北京复兴门外三里河北街16号邮政编码:100045电话:6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷新华书店北京发行所发行各地新华书店经售9峰印张3/4字数15千字2002年11月第次印刷开本880X12301/16 2002年11月第一版印数1-1000 JG 当酝定价10.00网址书号:155066. 1-18912 版权专有侵权必究举报电话:(010)685335333780.5-2002