【国家标准】 橡胶中炭黑含量的测定　硝酸消化法

前 言

本标准非等效采用美国试验与材料协会标准 ASTM D297—1993《橡胶制品化学分析》中的第 38 章“炭黑：A 法，硝酸消化法”。

本标准与前版标准 GB/T 7766—1987《硫化橡胶中炭黑含量的测定 硝酸消化法》相比，增加了消除铅化合物影响的处理步骤，扩大了适用范围。

本标准与 ASTM D297—1993 相应方法比较，免去了在硅酸盐存在下的碱处理手续，既简化了操作步骤又保证了测定结果的准确性。

• 本标准自实施之日起，代替 GB/T 7766—1987。
• 本标准由国家石油和化学工业局提出。
• 本标准由全国橡标委通用化学试验方法分技术委员会归口。
• 本标准由北京橡胶工业研究设计院负责起草。
• 本标准主要起草人：戴美英、房海珍。
• 本标准于 1987 年 5 月首次发布。
• 本标准委托全国橡标委通用化学试验方法分技术委员会负责解释。

中华人民共和国国家标准

警告：使用本标准的人员应熟悉正规实验室操作规程。本标准无意涉及因使用本标准可能出现的所有安全问题。制定相应的安全和健康制度并确保符合国家有关法规是使用者的责任。

1 范围

本标准规定了以硝酸消化法测定橡胶中炭黑含量的方法。

本方法适用于含不饱和碳链的“R”系橡胶。本方法也适用于可被硝酸降解成可溶于水、丙酮或三氯甲烷中碎片的其他橡胶，但必须通过对已知胶料验证试验后加以测定。

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/T 3516—1994 橡胶中溶剂抽出物的测定

3 原理

抽提过的试料用热的浓硝酸消化，将橡胶氧化成可溶性碎片，炭黑和酸不溶性填料经过滤、洗涤、干燥后再进行灼烧，由灼烧前后减少的质量反映炭黑的含量。

4 试剂

分析过程中要使用分析纯试剂和蒸馏水或相当纯度的水。

1. 4.1 硝酸：$\rho = 1.42 \text{ g/mL}$；
2. 4.2 盐酸：$\rho = 1.18 \text{ g/mL}$；
3. 4.3 硫酸：$\rho = 1.84 \text{ g/mL}$；
4. 4.4 氨水：$\rho = 0.91 \text{ g/mL}$；
5. 4.5 硫酸铵；
6. 4.6 丙酮；
7. 4.7 丙酮-三氯甲烷混合液：$1+1(V+V)$；
8. 4.8 盐酸溶液：$1+7(V+V)$；
9. 4.9 铬酸钠溶液：$10\%(m/m)$；
10. 4.10 酸洗石棉。

5 仪器

5.1 古氏坩埚；25 \mathrm{~mL}

5.2 古氏漏斗：\phi 36 \mathrm{~mm}

5.3 抽滤瓶：500 \mathrm{~mL}

5.4 恒温水浴；

5.5 恒温烘箱：温度可控制在 110^{\circ} \mathrm{C} \pm 2^{\circ} \mathrm{C};

5.6 高温炉：温度可控制在 550^{\circ} \mathrm{C} \sim 600^{\circ} \mathrm{C}

5.7 分析天平，分度值为 0.1 \mathrm{mg}。

6 古氏坩埚的准备

在古氏坩埚底部铺一张圆形定量滤纸，用湿法铺一层酸洗石棉，厚度以炭黑不透宜为宣(约 1 \mathrm{~g})。在酸洗石棉上压一块多孔圆瓷片，于 110^{\circ} \mathrm{C} \pm 2^{\circ} \mathrm{C}恒温烘箱烘干，再转移到 550^{\circ} \mathrm{C} \sim 600^{\circ} \mathrm{C}高温炉灼烧至恒重备用。

7 分析步骤

称取 0.5 \mathrm{~g}已剪成约为 1 \mathrm{~mm}^{3}颗粒状试料，精确至 0.0002 \mathrm{~g}。用滤纸包好，按 GB/T 3516规定的方法抽提。

将抽提后的试料转移到 150 \mathrm{~mL}烧杯中，在沸水浴上加热至没有三氯甲烷气味。加 30 \mathrm{~mL}^{1)}硝酸盖上表面皿于沸水浴上消化。若按上述条件不能被消化，则首先在试料中加 5 \mathrm{~mL}硫酸和 1 \mathrm{~g}硫酸铵在沸水浴上加热约 20 \min使其溶胀，冷却后加 30 \mathrm{~mL}硝酸消化至液面没有气泡为止。趁热把液体倒入准备好的古氏坩埚中，尽可能小心地不溶物保留在烧杯里。用抽滤法缓慢地过滤，用热硝酸以倾析法充分洗涤。(告诫——洗后应做空抽滤瓶²⁾)。用丙酮或丙酮-三氯甲烷混合液(4.7)洗至滤液无色³⁾。用热的盐酸约 20 \mathrm{~mL}分四次把残渣洗涤到古氏坩埚中，再用温的盐酸溶液(4.8)洗涤，转移，必要时可用一根带橡皮头的玻璃棒把烧杯中的残渣转移干净。用氨水中最后的洗液至 \mathrm{pH} \approx 7，铬酸钠溶液检测铅是否存在。如果有铅存在，继续用热盐酸洗涤，最后用温盐酸溶液(4.8)洗涤，洗至无铅离子检出为止。

取下古氏坩埚并擦净外壁，放入 110^{\circ} \mathrm{C} \pm 2^{\circ} \mathrm{C}的恒温烘箱中烘至恒重。再转移到 550^{\circ} \mathrm{C} \sim 600^{\circ} \mathrm{C}高温炉中灼烧至恒重。灼烧前后质量之差即为试料中炭黑的质量的 105\%。

8 分析结果的表述

炭黑含量 $X$ 以质量百分比(m/m)表示，按下式计算：

式中：$m$——试料质量，g；
$m_{1}$——古氏坩埚及内容物经 110^{\circ} \mathrm{C} \pm 2^{\circ} \mathrm{C}恒重后的质量,g;
$m_{2}$——古氏坩埚及内容物经 550^{\circ} \mathrm{C} \sim 600^{\circ} \mathrm{C}灼烧恒重后的质量，g；
1.05 ——测定值的经验系数。

1) 对某些合成胶试样，用氨水部分或全部中和硝酸溶液可有利于过滤。若炭黑颗粒分散得过细，除需部分中和外，同时添加三价阳离子或三价阴离子有利于炭黑的凝聚。

采用说明：

1] 50 \mathrm{~mL} 硝酸改为 30 \mathrm{~mL} 硝酸。

2] 用丙酮或丙酮-三氯甲烷混合液洗至无色后免去了在硅酸盐存在下的碱处理步骤。