炭黑含量檢測儀的工作原理核心圍繞樣品中基體與炭黑的分離檢測，主流分為熱重分析法和高溫灰化 - 灼燒法兩大類，其中熱重法因精度高、自動化程度高成為工業(yè)檢測與科研的好選擇，兩種原理的具體實現(xiàn)過程及細節(jié)如下： - 主流原理：熱重分析法（TGA）
該方法基于樣品質(zhì)量隨溫度變化的熱重特性，利用惰性氣氛隔絕氧氣，實現(xiàn)高分子基體與炭黑的精準分離，具體步驟如下： - 樣品預(yù)處理與稱量：將待檢測樣品（塑料、橡膠等）粉碎為均勻粉末或顆粒，精準稱量初始質(zhì)量（記為 m?）后，放入耐高溫的石英坩堝中，置于儀器的加熱爐內(nèi)，同時啟動高精度電子天平實時監(jiān)測樣品質(zhì)量變化。
- 惰性氣氛保護：通過氣氛控制系統(tǒng)向加熱爐內(nèi)持續(xù)通入高純度惰性氣體（如氮氣、氬氣），徹底置換爐內(nèi)空氣，防止炭黑在加熱過程中被氧化燃燒，確保僅高分子基體發(fā)生反應(yīng)。
- 程序升溫與基體裂解：按照預(yù)設(shè)程序升溫（升溫速率可調(diào)節(jié)，通常為 5℃/min - 20℃/min），當(dāng)溫度升至特定區(qū)間（一般 400℃ - 800℃，適配不同材料基體），樣品中的高分子有機基體（如聚乙烯、橡膠聚合物）會發(fā)生熱裂解，分解為揮發(fā)性氣體被惰性氣體帶出爐外。
- 質(zhì)量監(jiān)測與含量計算：高精度天平實時記錄樣品質(zhì)量變化，繪制熱重曲線（質(zhì)量 - 溫度曲線）。當(dāng)溫度穩(wěn)定后，樣品中僅剩余不可揮發(fā)的炭黑殘渣，稱量此時的殘留質(zhì)量（記為 m?），通過公式計算炭黑含量：炭黑含量 =（m?/m?）×100%。部分高端機型還會通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)自動分析熱重曲線，剔除雜質(zhì)干擾，輸出精準結(jié)果。
- 傳統(tǒng)原理：高溫灰化 - 灼燒法
該方法操作相對簡易，成本較低，適合基礎(chǔ)定性定量檢測，核心是通過氧化燃燒去除有機基體，具體過程為： - 先將樣品稱量后放入坩堝，置于低溫爐中進行初步灰化，使樣品表面有機成分初步燃燒，避免后續(xù)高溫灼燒時樣品飛濺。
- 再將灰化后的樣品轉(zhuǎn)移至高溫馬弗爐中，在空氣或氧氣氛圍下，加熱至 800℃ - 900℃灼燒至恒重，此時樣品中的有機基體完全氧化分解，殘留物質(zhì)為炭黑與少量無機雜質(zhì)的混合物。
- 若需精準檢測，需進一步用酸液溶解無機雜質(zhì)，再次灼燒稱量炭黑純質(zhì)量，最終計算含量。該方法因易受空氣氧化程度、雜質(zhì)干擾，精度低于熱重法，多用于對數(shù)據(jù)要求不高的常規(guī)篩查。
此外，部分高端儀器會結(jié)合紅外檢測輔助校準，通過紅外光譜識別炭黑特征峰，驗證殘留物質(zhì)純度，進一步提升檢測結(jié)果的準確性，適配科研級高精度需求。
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更新時間：2025-12-02
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