用石蜡油测试炭黑吸油值的方法评价

刘  健，代传银，熊锦丽，张铭霖，何明泉 (国家炭黑质量监督检验中心，四川 自贡 643000)

摘  要：本文用石蜡油代替DBP进行SRB9系列标样和常规橡胶用炭黑样品吸油值测试，对测试结果进行统计分析， 评价如何正确、合理使用石蜡油测试炭黑的吸油值。

关键词：吸油值;石蜡油;评价

1  前  言

炭黑的结构是炭黑最基本的特性之一。对于 炭黑结构的测定一般采用吸油值的方法，吸油值 表征炭黑的聚集程度，炭黑用作橡胶填充剂时，其 粒子的聚集程度影响炭黑硫化胶的使用性能，所 以，当与表面积指标一起使用时，吸油值具有很大 的价值。GB/T 3780.2《炭黑第 2 部分吸油值的测 定》和GB/T 3780.4《炭黑第4部分压缩吸油值的测 定》中规定了 A 法(仪器法)和 B 法(手工法)两 种方法，规定了可用试剂为邻苯二甲酸二丁酯 (DBP)、石蜡油、环氧化葵花油。仲裁试验使用 DBP。现炭黑实验室大部分采用 DBP。

邻苯二甲酸二丁酯，英文 dibutyl phthalate, 简 称DBP，是一种常用的增塑剂，关于邻苯二甲酸二 丁酯所带来的健康问题备受争议，REACH 化学品 监管体系强制推行对邻苯二甲酸酯的限制法律， 有报道称 DBP 对皮肤粘膜有刺激作用，有轻度地 致敏作用，接触者可引发多发性神经炎，脊髓神经 炎及颅神经炎，过敏性鼻炎，皮炎及胃肠炎，误服 后会引起恶心、头晕及中毒性肾炎，DBP易燃，这 就给实验室的管理以及实验室操作人员操作过程 带来了很多困扰，操作人员使用过程需要佩戴口 罩、手套等安全防护用品，实验室对实验后的炭黑 残渣也要经过专门的环保处理。

石蜡油，一种矿物油，是从原油分馏中得到的 混合物，无色、无味、无毒，不易燃，具有优良的 安定性，耐光性，化学稳定性，低致敏性，封闭 性，对皮肤无刺激，有良好的亲和性。 本文对石蜡油进行甄选，对石蜡油测试炭黑 吸油值进行评价，给出正确使用石蜡油的操作过 程和方法，以期用石蜡油全面替代邻苯二甲酸二 丁酯测试炭黑吸油值，使操作人员更健康、环境更 美好。

　　2  实验部分

2.1  试剂和材料

(1)石蜡油，密度为 0.85~0.86g/mL。

(2)ASTM D24 标准参比炭黑 SRB9 系列。

　　2.2  仪器设备

(1)分析天平，分度值为 1mg。

(2)烘箱，可控温度为(125±2)℃。

(3)炭黑吸油计。

　　2.3  实验

2.3.1 回归曲线方程的建立

2.3.1.1 仪器法

按GB/T 3780.2 - 2017《炭黑 第2部分：炭黑 吸油值的测定》和 GB/T 3780.4 - 2017《炭黑第 4 部分：压缩试样吸油值的测定》的规定，用石蜡油 对ASTM D24标准参比炭黑SRB9系列(A9~F9)进 行仪器法四平行测试，建立回归曲线方程。

　　2.3.1.2 手工法

按 GB/T 3780.2 - 2017《炭黑第 2 部分：炭黑 部分：压缩试样吸油值的测定》的规定，用石蜡油 对ASTM D24标准参比炭黑SRB9系列(A9~F9)进 行手工法平行测试，建立回归曲线方程。

　　2.3.2 样品测试

选择常规橡胶用炭黑N115、N326、N330、N660 四类样品，用石蜡油分别进行仪器法和手工法吸 油值的测试。

3  实验结果与处理

3.1  仪器法

石蜡油仪器法(A法)测试SRB9#炭黑的结果 见表 1。

以A9~F9标准值与测试平均值分别建立硬质、 软质炭黑压前和压缩样回归曲线，见图1~图4，用 回归方程对测定值进行回归计算回归值，结果见 表 2。

从表 1、2 分析，用石蜡油仪器法测试标样炭 黑吸油值回归值均在标准值范围内，表明用石蜡 油测试炭黑吸油值也能得到可靠结果，重复性也 满足标准规定。

3.2  手工法

石蜡油手工法测试SRB9#炭黑的结果见表3。

从表3可看出，石蜡油手工法吸油值回归值均在 标准值范围内且偏差在1σ内，表明用石蜡油进行手 工法测试也是可行的，重复性也满足标准规定。

　　3.3  样品测试

3.3.1 仪器法

用石蜡油进行仪器法测试N115、N326、N330、 N660样品吸油值(OAN)和压缩样吸油值(COAN)， 同时用 DBP 对比测试，结果见表 4、表 5，通过重 复性分析和与 DBP 吸油值对比分析，重复性优于 标准中规定的重复性，同时也发现 DBP 吸油值均 大于石蜡油吸油值，相对平均偏差为 1.8%，表明不同油种测试的吸油值还是存一定的系统误差， 但仍在标准规定的再现性范围内。

用N326分别进行10次压前和压后测定，将结 果进行方差分析，结果见表6，表明结果的一致性很 好;进一步表明石蜡油测试炭黑吸油值是可行的。

　　3.3.2 手工法

用石蜡油手工测试N115、N326、N330、N660 样品吸油值(OAN)和压缩吸油值(COAN)，并 用DBP测试结果进行对比分析，结果见表7、表8。 手工法测试的重复性均满足标准规定的重复性 限，手工法石蜡油测试值比DBP测试值高，相对分 别高 0.8% 和 1.4%。

4  结果分析

4.1 由于石蜡油的密度比 DBP 密度小，炭黑进行吸 收油时过程也会有一定差异，结果表现出石蜡油 的实测值比 DBP 大，通过标样进行回归校正后能 具有一致性。

4.2 石蜡油吸油值仪器法测定结果普遍低于 DBP 吸油值，而手工法又高于DBP吸油值，主因是仪器 法与手工法建立的回归方程有差异。

4.3 从本文分析看出，用石蜡油测试吸油值必须 要用标样建立的回归方程进行校正，因标样所赋 标准值及产品技术条件标准指标值均以 DBP 为基 础所建立起来。

4.4 石蜡油是一种有机混合物，成分的稳定性会 受到工艺条件、原料的影响，对吸油值的稳定性也 可能会有一定影响。

4.5 在实验过程中，石蜡油与炭黑的混合物粘度 小于 DBP，所以更利于混合池的清洁。

       5  结  语

石蜡油测试炭黑吸油值能满足标准要求，是 一种较好的 DBP 替代材料，但是由于缺少大量数 据积累，在标准样品及技术指标方面还依赖 DBP 数据。后续还要进一步研究石蜡油在各种炭黑吸 油值测试中的现象和结果，通过长期数据积累，相 信行业能更好的使用石蜡油测试吸油值。笔者在 评价方法及实验设计等方面还有不足之处，还请 长期从事炭黑检测研究的专家学者批评指正，并 提供更好的石蜡油使用研究经验。