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《炭黑第21部分：筛余物的测定水冲洗法》标准修订研究报告

CarbonBlack—Part21:DeterminationofSieveResidue—Water-WashingMethod

摘要

炭黑作为重要的纳米材料与橡胶工业补强剂，其质量指标对下游应用领域具有关键影响。筛余物作为炭黑及乙炔炭黑的核心质量参数，直接关系到橡胶制品的安全性及电池产品的性能稳定性。本研究基于GB/T3780.21-2016与GB/T3781.5-2019两项国家标准，通过整合水冲洗法测定筛余物的技术内容，提出与国际标准ISO1437:2017全面接轨的修订方案。报告系统分析了标准修订的背景、目的及技术要点，明确了方法适用范围与操作规范，强调了标准化工作对提升炭黑产品质量、推动行业技术创新的重要意义。研究结论表明，标准整合将增强检测方法的通用性与可比性，为我国炭黑工业的高质量发展提供技术支撑。

关键词：炭黑；筛余物；水冲洗法；乙炔炭黑；粗粒分；标准整合；ISO1437

Keywords:CarbonBlack;SieveResidue;Water-WashingMethod;AcetyleneBlack;CoarseParticles;StandardIntegration;ISO1437

一、引言

炭黑是碳元素的一种纳米级无定形材料，由天然气、重油等有机物在缺氧条件下不完全燃烧或热解生成。作为人类最早规模化应用的纳米材料，炭黑被国际化工领域列为25种基础化工产品之一，其全球年产量（2020年约500万吨）的90%以上用于橡胶工业，尤其是轮胎制造。添加炭黑后，轮胎寿命可从纯胶胎的约5,000公里显著提升至15万公里以上，凸显其不可替代的补强作用。

乙炔炭黑作为特种炭黑，以高纯度乙炔为原料经高温热解制得，其晶体结构更发达，具备优异的导电性、吸液性和低杂质特性，广泛应用于锰干电池阳极材料及抗静电聚合物领域。然而，炭黑中的筛余物（或乙炔炭黑中的粗粒分）作为关键质量指标，若含量过高会导致橡胶制品出现结构缺陷或电池性能下降。因此，建立统一、精确的筛余物检测方法对行业质量控制至关重要。

二、标准修订的目的与意义

1.保障材料安全性与产品性能

筛余物指无法通过特定孔径筛网的固体颗粒，其在橡胶中难以分散，易引发轮胎龟裂、爆胎等安全隐患；在乙炔炭黑中则降低材料纯度，影响电池导电性与寿命。通过水冲洗法标准化测定，可有效控制“超纯炭黑”等高端产品的质量阈值，避免应用风险。

2.推动国际标准对接与产业升级

GB/T3780.21-2016与GB/T3781.5-2019均修改采用ISO1437，但分属不同炭黑品类标准。整合两者可消除方法差异，增强与国际标准的一致性，助力我国炭黑产品参与全球竞争。同时，标准优化符合国家《标准化发展纲要》中“减少标准交叉重复”的要求，提升标准体系的科学性与执行效率。

3.满足新兴应用领域需求

随着新能源、导电材料等产业发展，乙炔炭黑在抗静电胶黏剂（如添加1.2%时电阻率达7.2×103Ω）等领域应用扩展。统一的筛余物检测方法可为新材料研发提供可靠技术依据，推动行业创新。

三、范围与主要技术内容

1.适用范围

-涵盖品类：未处理的各类炭黑（包括乙炔炭黑）、橡胶制品用粉剂。

-排除范围：经油处理过的炭黑及粉剂（因油剂干扰水冲洗过程）。

-检测对象：筛余物（炭黑）或粗粒分（乙炔炭黑），均指未能通过45μm筛网的颗粒。

2.技术内容要点

-原理一致性：通过水流冲洗使试样通过标准筛网，称量残留颗粒质量，计算筛余物百分比。

-方法整合：将GB/T3781.5-2019中乙炔炭黑粗粒分测定并入GB/T3780.21-2016，统一操作流程（如筛网规格、冲洗压力、干燥条件等），确保数据可比性。

-与国际标准对接：全面采纳ISO1437:2017的技术参数，包括筛网孔径精度、冲洗时间控制及结果计算公式，减少贸易技术壁垒。

3.创新性与实用性

-颗粒度优化：通过整合提升标准颗粒度，避免同类方法重复制定，降低企业检测成本。

-技术前瞻性：引入精度控制条款（如天平精度0.1mg），适应高端炭黑产品对低筛余物（如＜0.001%）的检测需求。

四、主要参与单位介绍

中橡集团炭黑工业研究设计院作为本标准修订的主导单位，是我国炭黑行业权威技术机构，长期承担炭黑国家标准及行业标准的制修订工作。该院拥有国家炭黑质量监督检验中心，具备完善的实验设施与科研团队，曾主导制定GB/T3780系列标准20余项，并参与ISO/TC45/SC3国际标准会议。其在炭黑检测方法研究、仪器开发及应用领域积累的实践经验，为本标准修订提供了坚实的技术支撑。

五、结论与展望

本次标准整合通过统一炭黑与乙炔炭