ICS 83.140 G33 DB35 福 建 省 地 方 标 准 DB35/T 1558—2016 热重分析法（TGA）测定聚烯烃产品 中炭黑含量 Determination of carbon black content of polyolefin products by Thermal Gravimetric Analysis 2016 - 04-06 发布 2016 -07 -06 实施 福建省质量技术监督局 发 布 DB35/T 1558—2016 目 次 前 言 ............................................................................... II 1 范围 .............................................................................. 1 2 规范性引用文件 .................................................................... 1 3 术语和定义 ........................................................................ 1 4 原理 .............................................................................. 1 5 仪器设备 .......................................................................... 1 6 试样准备 .......................................................................... 2 7 校准 .............................................................................. 2 8 试验步骤 .......................................................................... 3 9 结果表述 .......................................................................... 3 10 试验报告 ......................................................................... 4 I DB35/T 1558—2016 前 言 本标准按照GB/T1.1-2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。 本标准由福建省产品质量检验研究院提出。 本标准由福建省塑料及其制品标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：福建省产品质量检验研究院。 本标准主要起草人：林伟、赵波。 II DB35/T 1558—2016 热重分析法（TGA）测定聚烯烃产品中炭黑含量 1 范围 本标准规定了用热重技术对添加炭黑的聚烯烃类产品中炭黑含量进行分析的一般方法。 本标准适用于固体样品的分析，固体样品可分为片状、粒状或粉末状或纤维状样品。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 2918-1998 塑料试样状态调节和试验的标准环境 ISO 11357-1-2009 塑 料 差 示 扫 描 量 热 法 (DSC) 第 1 部 分 ： 通 则 （ Plastics. Differential scanning calorimetry (dsc). Part 1:General principles second edition） 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准： 3.1 热重法 thermogravimetry（TG） 在程序控温下，测量试样的质量与温度或时间关系的一种热分析技术。 3.2 热重曲线 TG curve 由热重分析法得到的曲线，以试样质量为纵坐标（y轴），温度T或时间t为横坐标（x轴）。 4 原理 程序控温条件下，将试样以恒定的速率升温，试样在特定温度下，惰性气氛中发生热裂解反应，切 换氧气气氛，试样中炭黑组分被氧化至恒重。通常，分解反应、氧化反应会引起试样的质量变化，以TG 曲线记录质量变化，得到试样中炭黑含量。 5 5.1 仪器设备 热重分析仪 用于试验的热重分析仪应有以下基本组成部分： 1 DB35/T 1558—2016 5.1.1 热天平 应满足以下要求： ——能够产生恒定的加热和冷却速度，以适应特定的测量要求； ——能够维持测试温度的恒定（测试过程中，温度波动不超过±0.3 K）； ——能够维持恒定的吹扫气流量，在一定的气流范围内（如：10 mL/min-150 mL/min），气流量可 控制在设定值的±10%之内； ——温度和质量范围满足试验要求； ——记录装置能够自动记录所测得的重量对温度和时间的曲线； ——温度信号测量精度不低于±2K； ——时间测量精度不低于±1s； ——重量测量精度不低于±20μg。 5.1.2 吹扫气体 干燥的空气或氧气（氧化条件）或含氧气体积百分比不高于 0.001％的适当惰性气体（非氧化条件）。 任何情况下，吹扫气体中水分的重量含量应小于 0.001％。 5.2 天平 可以测量试样的初始重量，精度为0.01mg。 5.3 气源 试验气体：氮气、氧气，高纯级，流量为10 mL/min～150 mL/min。 6 6.1 试样准备 试样制备 用切片机或刀片将样品切成适宜试样坩埚的尺寸。 注：样品尺寸和形状通常与样品坩埚有关。表面积会影响总的结果，例如表面积大的试样与表面积较小的试样相比， 若两者质量相同的，则较小表面积试样的变化速率通常较慢。 6.2 试样状态调节 除非规定了其他条件，参照GB/T 2918-1998，测量试样前在（23±2）℃和相对湿度（50±5）%的 条件下进行状态调节。或参照其他方法指定的条件。 6.3 试样质量 除非产品标准明确规定热重法试验样品重量，试样量不宜大，通常为5 mg～15 mg。 7 7.1 校准 质量校准 热天平在无气流的条件下（以避免浮力或对流的干扰），用校准质量为 10 mg～100 mg 的校准物质， 按下列方法对热天平进行校准： 2 DB35/T 1558—2016 a） 热天平清零：将校准砝码放在热天平上，测量相应的质量变化。 b） 根据需要调整热天平使测量质量等于砝码的校准质量。 7.2 温度校准 7.2.1 采用与实际测试时相同的气氛、气体流量和加热速率进行温度校准（见第 8 章）。 7.2.2 如果热天平不同时用于其他热分析方法，请使用以下步骤： a） 选择两个或两个以上校准材料，其居里温度接近测量温度范围。如果可能，使测量温度范围 介于两个校准物质的居里温度点之间。 b） 在与实际使用中同样的加热速率下开始加热，并基于居里温度点转变过程的起始温度 Ta、中 点温度 Tb 和最终温度 Tc 进行一次校准。 注1：居里点是一个铁磁材料在加热时变成顺磁性的温度，该效应是可逆的。施加磁场（例如，在炉下方放置强磁 铁）对磁性样品施加向下的力，从而使样品重量明显增加，而将样品加热到居里温度以上时该效应消失。 如果热天平与 DSC 检测器联合使用，推荐采用相应标准规定的程序进行温度校准，如 ISO 11357-1-2009 塑料 差示扫描量热法 (DSC)。 注2：校准材料的熔点被定义为外推基线与吸热曲线拐点处切线的交点。（所谓的起始温度）。 注3：校准是获得可靠的热重数据的最关键阶段;温度传感器，试样几何形状、气氛以及包括气流速率等之间的关系 会对测量系统的校准产生影响。 注4：质量损失的速率取决于试样的氧化速率，因此依赖于样品所在的气氛和气流速率。因此，在校准时采用与实 际测量中相同的气氛和气流速度是非常重要的。 8 8.1 试验步骤 取样 按仪器制造商的说明书和6.3条所述参数，称取样品适量。 8.2 装样 将装载有试样的坩埚置于热天平上。设定氮气气体流速20 mL/min，通入氮气吹扫至少5 min，确保 获得无氧气氛，等待天平稳定记录样品初始质量。 8.3 样品热解 在氮气气氛下，以20 ℃/min的速率从室温升温至550 ℃，恒温15 min，使得试样充分热解。 8.4 样品氧化 在550 ℃恒温后，切换氧气气氛，以20 ℃/min的速率升温至900 ℃，使得炭黑充分氧化。 8.5 记录曲线 由仪器记录试验记录热重曲线，处理数据，得到试样炭黑含量。 9 9.1 结果表述 图示 3 DB35/T 1558—2016 以质量变化量与时间或温度关系曲线的形式显示热重数据。按以下步骤确定TG曲线的炭黑含量。 9.2 确定炭黑质量 根据曲线确定炭黑质量（图 1 为典型的曲线示例）。 图1 聚烯烃炭黑含量 TG 曲线示例 从TG曲线可以得到测试过程中三个阶段试样的重量分别为起始质量m0、热解后质量m1、终止质量m2。 按公式（1）计算以百分率表示炭黑含量Mb。 Mb  m1  m2 100 ................................... (1) m0 式中： m0-试样升温前起始质量，单位mg； m1-试样热解后恒温段时质量，单位mg； m2-试样终止温度时质量，单位mg。 9.3 试验数量及结果表示 从制品不同部位分别选取具有代表性3个试样进行试验，取三次试验算术平均作为试验结果，保留 两位有效数字。 10 试验报告 试验报告包括如下内容： 4 DB35/T 1558—2016 a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) 注明依据本标准； 试样名称、样品描述及相关信息； 仪器名称及类型； 试样的质量； 试验前试样状态调节； 样品坩埚的尺寸及材质； 程序温度参数、气氛参数； 用于温度校准的标样信息； 按 9.2 计算炭黑含量的结果； 试验日期、试验人员。 _________________________________ 5 福 建 省 地 方 标 准 柑橘半穿刺线虫检疫鉴定方法 DB35/T 1559