聚烯烴管道炭黑含量的測定方法，準確檢測炭黑含量

從我們日常居住的建筑給排水系統，到城市地下縱橫交錯的市政管網，聚烯烴管材無處不在，它就像人體的血管一樣，承擔著輸送各種流體的重要任務。而管材的壽命，直接關系到整個工程的安全和穩定運行。炭黑作為關鍵添加劑，不僅是賦予管材黑色外觀的“著色劑”，更是提升管材性能的“強化劑”。

 

當炭黑在聚烯烴管材中的含量處于黃金區間時，管材就如同穿上了一層堅固的鎧甲，各方面性能都得到顯著提升。在耐候性方面，它能有效抵抗紫外線的侵襲，延緩管材的老化速度。在力學強度上，它能增強管材的抗拉性能，延長其使用壽命。此外，炭黑還能改善管材的加工穩定性，讓管材在生產加工過程中更加順暢，減少次品的產生。

 

不過，炭黑含量并不是越多越好，一旦含量過高，管材就會變得脆弱，抗沖擊性下降。相反，如果含量過低，管材的耐候性就會大打折扣，縮短使用壽命。聚烯烴管材中炭黑含量只有保持在合適的范圍內，才能保證管材的“健康”，使其性能達到最佳狀態。

 

 

為了確保聚烯烴管材的質量，準確測定其炭黑含量至關重要。GB/T13021-2023《聚烯烴管材和管件炭黑含量的測定煅燒和熱解法》為我們提供了科學、嚴謹的檢測方法。

 

一、管式電爐法

1、取3份顆粒或制品試樣，在23℃±2℃下調節不小于24h后各稱取約1g。2、將管式電爐預熱至550℃±50℃，通入流速為200mL/min±20mL/min的氮氣約5min。3、將樣品舟移至管式電爐的中心，調節氮氣流速為100mL/min±10mL/min熱解約45min，隨后移至非加熱段放置10min（保持相同的氮氣流速）。4、取出樣品舟，置于干燥器中冷卻后在23℃±2℃下稱量。5、之后將樣品舟在900℃±25℃下煅燒，直至炭黑全部消失。同樣冷卻后在23℃±2℃下稱量。6、試驗過程中做好記錄。試驗結果應為3個試件炭黑含量的算術平均值。

 

 

二、箱式電阻爐法

1、測試前，試樣需在23℃±2℃下調節不少于24h，同時按要求準備好坩堝。2、箱式電阻爐預熱至325℃±25℃后，合上坩堝蓋將其置于爐中，以（10±1）℃/min~（15±1）℃/min的速率升溫至550℃±25℃。試樣在此溫度下熱解10min±0.5min，熱解結束后爐溫以15℃/min±1℃/min的速率降溫至325℃±25℃。3、取出坩堝置于干燥器中冷卻至23℃±2℃，稱量。再次置于干燥器中，30min后再次稱重。4、若兩次稱量的質量差超過0.5mg，則重復上一步驟，直到恒重。5、打開坩堝蓋，將坩堝與蓋一同放回爐中升溫至900℃±25℃，煅燒30min±5min。若仍有炭黑繼續煅燒直至炭黑完全消失。6、停止加熱，待爐溫降至500℃以下，取出坩堝和蓋，置于干燥器中冷卻至23℃±2℃，稱重。然后再次置于干燥箱中，30min后再次稱量。7、若兩次稱量的質量差超過0.5mg，則重復上一步驟，直至恒重。8、試驗結果通過公式計算得出。

 

三、微波馬弗爐法

1、微波馬弗爐預熱至520℃±25℃，合上坩堝蓋，將坩堝置于爐內，熱解10min±0.5min。2、取出，置于干燥器中冷卻至23℃±2℃，稱重；再次置于干燥器中，30min后再次稱量。3、兩次稱量的質量差超過0.5mg，則重復上一步驟，直到恒重。4、之后打開坩堝蓋，將坩堝與蓋一同置于爐內，升溫至900℃±25℃，煅燒10min±1min。若仍有炭黑繼續煅燒直至炭黑完全消失。5、停止加熱，爐溫降至500℃以下，取出坩堝與蓋，一同置于干燥器冷卻至23℃±2℃，稱量；再次置于干燥，30min后再次稱量。6、若兩次稱量質量差超過0.5mg，重復上一步驟，直至恒重。7、試驗結果通過公式計算得出。

 

四、熱重分析儀法

1、使用切片機或刀片機從管材、管件或原料中切取3份試樣，并將試樣放入坩堝中。2、將裝有試樣的坩堝放入熱重分析儀，通入氮氣，以10℃/min或20℃/min的升溫速率由室溫升溫至800℃，恒溫15min后，在不冷卻的情況下，切換為通入空氣或氧氣，以相同的升溫速率升溫至900℃。3、然后根據炭黑質量損失測定炭黑含量。4、試驗過程中做好數據記錄，試驗結果為3個試樣炭黑含量的算術平均值。

 

 

管式電爐法適用范圍廣、重現性優異、操作流程標準化程度高，是試驗室首選的傳統方法。箱式電阻爐法采用多坩堝同時加熱模式，集中處理能力強，適用于批量處理。微波馬弗爐具有加熱效率與溫控精度雙優的特性，節能高效，適合對檢測效率和能耗有要求的規模化檢測場景。熱重分析法具有超高精度與成分區分能力，精于科研仲裁，適合含有多種添加劑的復雜配方管材分析。每種方法都有自己的特點，在實際檢測中需根據樣品特性、檢測目的和設備條件選擇適配方法，共同守護聚烯烴管材的“健康密碼”。