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碳黑润湿性分析

因您的需求、实验方案、检测样品、测试过程不同,相应的参考标准请咨询在线工程师!

文章概述:碳黑润湿性分析是评估碳黑颗粒与液体介质相互作用能力的关键技术,核心检测对象为碳黑粉末及其复合材料。通过测量接触角表面能吸油值等关键参数,定量表征碳黑表面的亲/疏水性及分散稳定性。重点分析动态/静态接触角润湿动力学曲线临界表面张力等指标,为橡胶油墨涂料等行业的配方设计及工艺优化提供数据支撑,直接影响材料界面结合强度与最终产品性能。

检测项目

静态润湿性能:

  • 接触角测量:水接触角(θ)二碘甲烷接触角(θ)前进角/后退角(参照ISO19403-2)
  • 表面能计算:总表面能(γTotal)极性分量(γP)色散分量(γD)(Owens-Wendt法)
动态润湿特性:
  • 润湿速率:时间-接触角变化曲线(dθ/dt),润湿平衡时间(t90
  • 滚动角测定:临界滚动角(αc)≤15°(参照ASTMD724)
吸附行为分析:
  • 吸油值检测:DBP吸收值(cm³/100g,参照ASTMD2414)
  • 液体浸润量:甲苯吸附量(mg/g),水吸附量(mg/g)
分散稳定性:
  • 沉降速率:悬浮液透光率变化(λ=600nm),沉降高度比(Ht/H0
  • Zeta电位:分散体系电动电位(mV,参照ISO13099)
热力学参数:
  • 粘附功计算:固液粘附功(WSL≥70mJ/m²)
  • 临界表面张力:Zisman曲线法(γc
微观形貌关联:
  • 比表面积:BET法(m²/g,参照ISO9277)
  • 孔隙结构:平均孔径(nm),孔容积(cm³/g)
化学基团表征:
  • 表面含氧量:XPS氧碳比(O/C≥0.05)
  • 羧基含量:滴定法(mmol/kg,参照GB/T3780.16)
流变学响应:
  • 粘度变化:体系粘度上升率(ηrel)≤150%
  • 触变指数:触变环面积(Pa/s)
界面结合强度:
  • 剥离力测试:界面剥离强度(N/25mm)≥8.0
  • 剪切强度:粘结面剪切强度(MPa)
环境适应性:
  • 湿度敏感性:润湿角衰减率(RH=80%,24h)
  • 温度效应:接触角温度系数(dθ/dT)

检测范围

1.橡胶用碳黑:N100-N700系列,重点检测吸油值与橡胶基体相容性

2.油墨专用碳黑:色素碳黑(PCCHCC),侧重分散稳定性及展色性影响

3.涂料用导电碳黑:乙炔碳黑/炉法导电碳黑,关注表面能与树脂润湿匹配度

4.塑料改性碳黑:母粒用碳黑,检测界面结合强度与分散均匀度

5.电池电极材料:超级活性炭黑,测定电解液浸润速率及电极润湿性

6.密封胶填料:沉淀法白碳黑复合体系,分析表面处理剂改性效果

7.陶瓷色釉料:包裹型碳黑,检测釉料熔融前后的润湿变化

8.造纸着色剂:水性体系分散碳黑,重点监控Zeta电位及沉降行为

9.金属涂层添加剂:防腐涂料用碳黑,验证临界表面张力与涂层附着力

10.纳米复合材料:碳纳米管/石墨烯复合碳黑,分析多尺度润湿行为

检测方法

国际标准:

  • ASTMD724-22接触角倾斜法测定表面润湿性
  • ISO19403-2:2020涂料和清漆润湿性第2部分:接触角测定
  • ASTMD7490-22动态接触角测量标准方法
  • ISO13099-3:2014胶体体系Zeta电位测定(电泳法)
  • ASTMD2414-22碳黑吸油值测定(DBP法)
国家标准:
  • GB/T30693-2014塑料薄膜与水接触角测量方法(差异:测试基材限定薄膜)
  • GB/T3780.16-2022碳黑表面基团滴定法(差异:酸度分类更细化)
  • GB/T10722-2023碳黑总表面积测定(BET法)(差异:脱气温度要求±5℃)
  • GB/T21868.2-2020颜料润湿性测定(刮板细度计法)(差异:适用高粘度体系)
  • GB/T24368-2022疏水表面接触角测试(差异:定义疏水表面θ≥90°阈值)

检测设备

1.光学接触角测量仪:OCA50型(分辨率0.01°,倾斜速率0.1-90°/s)

2.动态润湿分析仪:DSA100型(最大采集速率2000帧/秒,温控±0.1℃)

3.全自动吸油值测定仪:ABS-8C型(扭矩精度±0.1mN·m,DBP流速0.05mL/s)

4.比表面积及孔隙分析仪:ASAP2460型(比表面积范围0.0005m²/g,孔径分析0.35-500nm)

5.电化学Zeta电位仪:ZetasizerUltra型(检测范围±500mV,温度控制±0.1℃)

6.X射线光电子能谱仪:EscaLabXi+型(能量分辨率≤0.5eV,探测深度10nm)

7.紫外可见分光光度计:UV-3600iPlus型(波长范围185-3300nm,光度精度±0.0003A)

8.高温接触角测试台:HT-1800型(最高温度1800℃,真空度10-3Pa)

9.旋转流变仪:MCR302型(扭矩分辨率0.1nN·m,频率范围10-7-100Hz)

10.万能材料试验机:UTM5500型(载荷范围0.01-50kN,位移精度1μm)

11.同步热分析仪:STA449F5型(TG分辨率0.1μg,DSC噪声0.03μW)

12.离心沉降粒度仪:DC24000型(粒径范围5nm-300μm,转速精度±0.1%)

北京中科光析科学技术研究所【简称:中析研究所】

报告:可出具第三方检测报告(电子版/纸质版)。

检测周期:7~15工作日,可加急。

资质:旗下实验室可出具CMA/CNAS资质报告。

标准测试:严格按国标/行标/企标/国际标准检测。

非标测试:支持定制化试验方案。

售后:报告终身可查,工程师1v1服务。

碳黑润湿性分析
中析研究所

北京中科光析科学技术研究所(简称中析研究所),隶属于北京前沿科学技术研究院,为集体所有制单位,是以科研检测为主的科学技术研究机构。中析研究所坚持基础研究与应用研究并重、应用研究和技术转化相结合,发展为以“任务带学科”为主要特色的综合性研究所。经国家有关部门批准,成为第三方分析测试技术服务单位,旗下实验室机构获得CMA资质认证。开展了研发设计、分析检测、试验验证、共性加工、信息及知识产权等服务,为科技型企业创新提供公共服务。本所得到政府创新基金的支持,被评为国家高新技术企业。

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