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为什么炭黑含量检测对于很多建筑材料如此重要?

为什么炭黑含量检测对于很多建筑材料如此重要?
2022.08.12
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作者:中钢国检
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炭黑又名碳黑,是一种无定形碳,主要是指煤、石油、天然气及生物质燃料等在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物,为疏松、质轻而极细的黑色粉末。

 

炭黑1

 

产品分类

炭黑依据不同的标准可分为多个类别,按照产品生产可分为灯黑、气黑、炉黑和槽黑;按照用途通常可分为色素用炭黑、橡胶用炭黑、导电碳黑和专用碳黑;按照产品功能可分为补强碳黑、着色碳黑、导电碳黑等。此外,还可根据实际需要对炭黑进行型号等其他方面的分类。

 

炭黑可用于色母粒、橡胶类、塑料、油墨、矿用管材、耐高温材料、绝缘材料、PVC电缆料等诸多领域,能够在实际生产中得到广泛应用,与其自身的特性密不可分。以塑料为例,塑料制品长期在大气环境综合作用下会产生老化,而常见的主要有光老化、氧化老化、热老化三种形式,受紫外线的辐射的影响,光老化作用尤为明显。炭黑因其特殊的核芳烃结构,在其周边上含有邻羟基芳酮结构,所以能吸收紫外线,并且对光和热有很好的稳定性,可作为紫外线吸收剂和光屏蔽剂,以大幅度提升塑料的抗老化能力。

 

塑料管道

 

不仅是塑料,炭黑用在橡胶制品中不仅能改进硫化橡胶的性能,提高胶料的硬度、模量、强度、抗撕裂、耐疲劳及耐磨耗性等多方面性能,还能有效降低橡胶制品的成本。用在其他领域同样具有非常明显的积极作用,产生了非常大的社会和经济效益。

 

既然如此,那是不是炭黑含量应该尽量高些呢?其实不然。对于很多产品来说,在生产过程中添加过量的炭黑不仅对增强、补强、抗老化等没有帮助,反而会影响制品的外观及力学性能,增加制品的加工难度,给制品的质量带来更多负面的影响。

 

正因为炭黑含量对制品性能具有重要影响,很多产品标准都对炭黑含量做了具体规定,以保证产品长周期下的性能稳定。例如,对于炭黑应用于护套料时,国内外标准对其含量要求都有明确的规定:ASTM 标准要求炭黑含量为 2.0%~3.0%,而国标 GB/T15065-2009 对炭黑含量的要求为 2.35~2.85%,从中不难看出后者对炭黑含量的要求更为严格。在聚乙烯土工膜的应用方面,标准GB/T 17643-2011同样明确规定炭黑含量应在2.0%~3.0%之间。

 

电线电缆

 

如果受原材料质量、生产工艺等因素的影响,炭黑含量未满足相关标准要求,则可能对产品的性能造成严重影响。一旦存在质量问题的产品被应用于实际生产生活当中,将可能会埋下安全隐患,甚至会给人民群众的生命财产安全带来严重威胁。为切实保障相关产品及工程项目质量,对很多建筑材料,尤其是所采用标准规范中要求检测炭黑含量的产品进行炭黑含量检测十分必要。

 

另外,由于炭黑较难分散,不易均匀地分散到制品材料当中,易造成炭黑分散性不好,从而对产品外观及力学性能等方面造成负面影响。举例来说,如果炭黑在聚乙烯塑料管道中发生集聚,将可能会导致其断裂伸长率下降、管材微观“窗口”现象、长期静液压耐压破坏等多种问题,给产品的使用安全带来严重威胁。因此,在检测炭黑含量的同时,做好炭黑分散性项目检测也至关重要。

 

在炭黑含量具体检测中,有热重分析法、微波裂解法及复分解降解法等多种方法可供选择,但采用不同的方法最终的检测结果会有区别,有时候甚至相差较大,容易引起各方分歧,所以应根据相关产品的执行标准和技术要求选择合适的方法,确保检测数据的准确性。

 

炭黑含量测试仪

 

还需注意的是,由于生产方式的不同,导致不同类型的炭黑在形态、物理特性和纯净度上有较大的差别,应用于具体产品上也会有不同的性能表现,所以除了检测炭黑含量与分散性外,对于产品其他方面性能的检测也同为重要。只有通过对多个性能指标进行全方位检测,才能更大程度上保障产品的质量安全。

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