崔庆渊，高文丽，樊丽丹 (云南云维飞虎化工有限公司技术品保部，云南 沾益 655338)
摘 要：炭黑的着色强度是GB3778标准规定的7个出厂检验项目外最重要的检测指标之一，它表征的是炭黑染黑白 色颜料的能力。但着色强度测试方法GB/T 3780.6标准虽然几经修订，精密度有了显著提高，测试方法中某些不确定因素 的影响仍然存在。本文以炭黑质检的角度，从仪器、试剂、检验过程的操作手法等可能影响分析着色强度数据准确性的因 素进行对比分析，查找炭黑的着色强度检测数据存在偏差的原因，并提出解决的建议。
关键词：炭黑;着色强度;氧化锌
1 前 言
近年来，轮胎行业对橡胶补强的要求不断提 高，炭黑技术指标着色强度也逐渐引入到质量目 标要求中，着色强度测试方法GB/T 3780.6-2016标 准中，再现性为3.41%。检测数据偏差较大，降低 了对生产工艺的指导意义，很容易与用户单位发 生质量纠纷。因此，提高着色强度测试方法的准 确性显得极为必要。
炭黑产品的着色强度数据的准确性对于炭黑 质检分析来说极为重要。查找问题、找到原因、采 取措施减小、消除分析误差，提供准确的分析数 据，是质检分析的基本职责，也是保障炭黑产品质 量的根本保障。
2 问题分析及结果
2.1 仪器方面的原因查找
我们用的两台 B 型黑度仪，从长期的使用来 看，一直较为稳定。我们分别用上海国药和天津 科密欧的氧化锌对参比炭黑作黑度校正，黑度仪 校正数据统计见下表 1。
数据表明，仪器分辨率、测量准确率、稳定性 均较好，没有显示出数值整体性较参比炭黑标准 值偏小的迹象，测试值的误差很小，所以其测试值 应是可信的，且在实验过程中均已按GB/T 3780.6- 2016标准中的规定，进行反射仪校正，由仪器原因 造成测试值的误差更小，可以排除仪器原因。
2.2 墨浆混合均匀程度的影响
墨浆混合不均匀，可以从反射率测试中即可 反映出来墨浆是否均匀，采用平行测试几个点的 墨浆反射率相差是否较大进行判断。参照国标， 我们规定，同一块墨浆板测试点(中间部位不同的 4 个点)之间的反射率差值大于 1 即视为操作误差 混合不均匀，必须重新检测。在本次对比试验过 程中，中间分析人员和成品分析人员杜绝了反射 率差值大于 1 还计入监测数据的现象。
2.3 质检人员的操作手法差异及操作技能水平 的影响
本次对比实验安排了不同的操作人员主要对 存在分析偏差的N220和N234进行对比实验，结果 如下表 2。
从做样过程操作手法的符合性和一致性上 看，分析操作人员基本上能较为规范、熟练的按照 国标的着色强度的分析手法进行分析操作。从结 果上看，同一个样品不同分析人员的数据误差大 多数在1到2个点的误差范围内。因此，由于不同 操作人员操作技能不足，或者操作手法的符合性 和一致性达不到要求，造成的数据误差的情况存
2.4 环境温度对增塑剂环氧化豆油及检测数据的影响
增塑剂环氧化豆油受环境温度的影响，主要 是为防止其混浊导致不正确的分析结果。环境温 度对着色强度的影响见表 3。
从本次实验看，当环境温度较低(如早晚低于 20℃)时，会造成环氧化豆油混浊，着色强度分析 数值降低3个点左右。国标要求做着色的环境温度 为25℃ ±2℃，因此，环境温度偏低造成着色强度 数值偏低可能也是以往成品分析数据存在偏差的 原因之一。着色强度测定时，环境温度保持在 25℃ ±2℃内是必要的。
2.5 不同着色参比炭黑(ITRB)称样量的对比试验
不同着色参比炭黑(ITRB)称样量(从0.0900g 到 0.1400g)进行对比实验，数据见下表。
从上表数据可以看出，用同一厂家的氧化锌， 着色参比炭黑(ITRB)的称样量每增加 0.0100g， 着色强度增加了大约 10 个点。同理可以得出，称 样时，如果氧化锌的量偏大，着色强度也会偏低。 由此可以看出，称样量的准确性是保障炭黑着色 强度的检测数据准确性的一个重要因素。
2.6 不同厂家生产的氧化锌的对比情况
我们使用同一批 N220 样品，分别对徐轮用的 上海国药生产的氧化锌、炭黑院使用的氧化锌我 们公司使用的氧化锌(科密欧)做了测试，同时带 结果，见下表 4。
从以上结果看得出，检验结果以炭黑院用的 氧化锌检测出的数值最高，上海国药的最低，科密 欧的居中。这与我们的化验室对比情况相吻合。
从原理上看，白色粉末氧化锌的白度及其表 面积对着色强度试验影响很大。由于 ZnO 的白度 无法测定，但其表面积可以用低温氮吸附仪测定， 同时跟测定 B6 值结果对照，见下表 5。
国标上 B6 的着色强度值范围为：117.8±3.36 (%)，从以上值可以看出，表面积越小的 ZnO 其 测定炭黑的着色强度值就高，表面积大的ZnO其测 定炭黑的着色强度值就偏低。氧化锌表面积大， 与炭黑作用时接触面也大，在研磨过程中吸附浸 润面积大，也更均匀，因此反射率高，着色强度结 果偏低，这印证了物理知识的理论。
从B6用不同厂家的氧化锌的检测数据可以看 出，我们公司用的天津科密欧的氧化锌检测出来 的数值在 B6 标准值的下限，炭黑院的氧化锌检测 出来的数值在中值附近，国药的氧化锌已经低于 合格值 B6 标准值的下限，和我们检测的实际结果 也一致。由此可以得出结论，我们使用天津科密 欧的氧化锌作 N220、N234 的着色强度分析时，检 测数据的确总体上是偏低的，氧化锌的品质是影 响着色强度检测值的关键因素。
2.7 炭黑的其它检测指标对着色强度的影响
从实验过程的情况看，粒子强度大的时候会 出现浆液中有研磨不碎的小颗粒的情况，小颗粒 的炭黑(杂质)没有参与炭黑浆料的混合，这实际 上就是炭黑称样量偏少，所以会造成炭黑的着色 强度值偏低，这与上面述及的炭黑样品量对着色 强度的影响的结论是一致的。
3 结 论
※ 通过以上实验，我们初步得出以下结论。 着色强度测定的黑度仪基本全国通用，从测 定数据看，由仪器原因造成测试值的误差很小，且 没有显示数值整体性较标准参比炭黑偏小，可以 排除仪器原因。
※ 墨浆混合均匀程度的影响较小。实验过程 墨浆混合均匀，在平行测试中墨浆反射率相差较 小，同一块墨浆板测试点之间的反射率差值大于1 即判定为操作误差重新检测。实际做样中出现同 一块墨浆板测试点之间的反射率差值大于1的情 况极少，可以排除墨浆混合不均匀造成的原因。
※操作人员的操作技能和操作手法差异的影 响较小。一方面，同一个样品不同分析人员的数 据误差大多数在1~2个点的范围内，由于不同操作 人员的操作技能和操作手法的符合性和一致性原 因造成的数据误差存在，但不是造成与客户、同行 业化验室差距大的主要原因。
※ 环境温度会对检测数据的造成影响，环境 温度偏低造成着色强度数值偏低可能也是以往成 品分析数据存在偏差的原因之一。
※ 称样量的准确性(无论是炭黑样品的量还 是氧化锌的量)是保障炭黑着色强度的检测数据 准确性的一个重要因素。
※ 氧化锌的品质(厂家不同)是影响着色强 度检测值的关键因素。
※炭黑的粒子强度和稳定生产也是影响着色 强度的因素之一，炭黑粒子中焦粒的存在会降低 着色强度分析数据。
总之，由于操作手法、实验仪器引起的分析误 差较小，没有超出再现性范围，使用不同厂家氧化 锌的表面积差异是造成不同实验室着色强度差异 的主要原因，也是我们可采取减小实验数据偏差 的主要手段。
现在市面上氧化锌繁杂，各厂家及用户不可 能统一使用同一种氧化锌，而从表面积分析中，市 场上ZnO的表面积均偏大一些，所以引起着色强度 试验测定中的误差较大，检测结果普遍偏低，测试 精密度较差。
我们可以运用一定的统计学理论方法改善 ZnO试剂对此项试验的再现性。运用GB/T 3780.6- 2016标准中8.4仪器校准的方法，对ZnO试剂进行 校正，可以降低对着色强度试验的影响，提高试验 的精密度。
由于我国没有制订专属于着色强度试验用的 氧化锌试剂(规定其质量指标)，而氧化锌试样对 着色强度测定过程中的影响实际存在。根据现在 的情况，我们认为，一方面可以行业推荐或是企业 团体约定统一采购使用有代表性的氧化锌，另一 方面也可以通过建立校正曲线的方法更能接近实 验真值，同时也会消除试剂对测定结果的影响，从 而减小不同实验室的误差，提高实验的精密度，提 高分析数据的再现性。
