膠乳 表面張力的測定 征求意見稿

1GB/T18396—XXXX膠乳表面張力的測定警示——使用本文件的人員應(yīng)有正規(guī)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本標(biāo)準(zhǔn)并未指出所有可能的安全問題。使用者有責(zé)任采取適當(dāng)?shù)陌踩徒】当Ｗo(hù)措施，并保證符合國家有關(guān)法規(guī)規(guī)定的條件。本文件規(guī)定了兩種測定天然膠乳和合成膠乳表面張力的方法?！椒ˋ為鉑金環(huán)法（DuNoüy環(huán)法）?！椒˙為鉑金板法（Wilhelmy板法）。方法A適用于黏度小于200mPa·s的天然膠乳和合成膠乳。方法B適用于不含陽離子表面活性劑的天然膠乳和合成膠乳。方法A和方法B也適用于預(yù)硫化膠乳和配合膠乳。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T6682分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法（GB/T6682—2008，ISO3696:1987，MOD）GB/T8290膠乳取樣（GB/T8290—2021，ISO123:2001，MOD）GB/T8298膠乳總固體含量的測定（GB/T8298—2017，ISO124:2014，MOD）GB/T17821膠乳5℃至40℃密度的測定（GB/T17821—2008，ISO705:1994，IDT）NY/T1037天然膠乳表觀黏度的測定旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)法（NY/T1037—2016，ISO1652:2011，MOD）SH/T1152合成橡膠膠乳表觀粘度的測定（SH/T1152—2014，ISO1652:2011，MOD）3術(shù)語和定義本文件沒有需要界定的術(shù)語和定義。4原理4.1方法A方法A適用于黏度小于200mPa·s的天然膠乳和合成膠乳。為此，應(yīng)將膠乳用水稀釋，使其總固體含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為40%。如有必要，總固體含量應(yīng)進(jìn)一步降低，以確保其黏度在規(guī)定值之內(nèi)。將懸掛在“DuNoüy”型張力儀上的水平細(xì)金屬絲環(huán)浸入被試驗(yàn)的膠乳中，然后慢慢拉出來。恰好在環(huán)離開膠乳液面之前，所需要的力最大。這個力可用扭力天平、感應(yīng)測量儀或其他適當(dāng)?shù)臏y量裝置測定。4.2方法B2GB/T18396—XXXX當(dāng)?shù)踉赪ilhelmy型表面張力儀上的鉑金板底部與膠乳液面接觸時，鉑金板會受到膠乳向下的表面張力作用。儀器向鉑金板施加向上的垂直力使鉑金板達(dá)到受力平衡，通過測定此垂直力來計(jì)算膠乳的表面張力。5試劑僅使用確認(rèn)的分析純試劑以及蒸餾水或純度與之相當(dāng)?shù)乃?.1水GB/T6682，三級，無二氧化碳。5.2甲苯（CAS108-88-3）分析純。6儀器6.1表面張力儀（DuNoüy型配有公稱圓周為60mm或40mm（內(nèi)半徑分別相當(dāng)于9.55mm或6.37mm）的鉑金或鉑-銥合金環(huán)，制作金屬環(huán)的金屬絲的公稱半徑為0.185mm。6.2表面張力儀（Wilhelmy型），配有鉑或鉑/銥合金制成的平薄板，尺寸與表面張力儀相匹配。6.3玻璃器皿，容量約50mL，內(nèi)徑至少為45mm或與表面張力儀恒溫槽相匹配。6.4恒溫浴，或其他調(diào)溫裝置，能將試樣溫度調(diào)節(jié)到23℃±1℃（熱帶地區(qū)為27℃±1℃)。注：溫度范圍在20℃~30℃時，膠乳表面張力的溫度系數(shù)為每攝氏度－0.1mN/m。6.5本生燈或酒精燈，或其他加熱和清潔環(huán)或板的方法。7取樣按照GB/T8290的規(guī)定的方法進(jìn)行取樣。8試驗(yàn)步驟8.1方法A8.1.1儀器準(zhǔn)備仔細(xì)清洗玻璃器皿（6.3）。清潔張力儀環(huán)（6.1）的方法是先用水（5.1）清洗，然后在本生燈或酒精燈（6.5）火焰的氧化焰處灼燒直至干凈。拿取張力儀環(huán)時應(yīng)特別小心，以避免接觸到環(huán)或使環(huán)變形。在測定期間，確保環(huán)始終與膠乳試樣液面平行。注：任何污染都將有可能導(dǎo)致結(jié)果偏高或偏低。如不遵守上述措施可能導(dǎo)致不準(zhǔn)確的結(jié)果。8.1.2儀器校準(zhǔn)3GB/T18396—XXXX按照制造廠說明書，用標(biāo)準(zhǔn)砝碼或參比液體如水（5.1）或甲苯（5.2）仔細(xì)校準(zhǔn)表面張力儀的刻度，以便使刻度讀至mN/m。通常使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行校準(zhǔn)。宜根據(jù)校準(zhǔn)方式采用不同的校正系數(shù)進(jìn)行結(jié)果的計(jì)算（見第9章）。8.1.3試樣制備8.1.3.1如果膠乳試樣的總固體含量未知，按GB/T8298測定。如果總固體含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）大于40%，用水（5.1）將試樣稀釋到40%±1%。如果估計(jì)稀釋后的試樣黏度仍然大于200mPa?s，可視情況按NY/T1037或SH/T1152測定黏度。如有必要，可進(jìn)一步稀釋試樣直至黏度小于200mPa·s，記下最終總固體含量。注：將總固體含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))稀釋到40％對膠乳的表面張力產(chǎn)生的影響輕微。在某些情況下，可能要求測定高固如果稀釋過膠乳試樣的密度未知，按GB/T17821測定。8.1.3.2用恒溫?。?.4）將稀釋試樣的溫度調(diào)節(jié)到23℃士1℃（熱帶地區(qū)調(diào)節(jié)到27℃土1℃)。8.1.3.3將吸量管尖端深入試樣液面以下，然后取出約25mL的稀釋試樣，再轉(zhuǎn)移到玻璃器皿（6.3）中。用硬濾紙刮去試樣表面的所有氣泡，并立即測量表面張力，以免因表面結(jié)皮而造成誤差。8.1.4測定8.1.4.1手動表面張力儀測定在張力儀不受氣流影響的情況下，將盛有稀釋試樣的玻璃器皿放到可調(diào)節(jié)的平臺上，使之正好處于張力儀環(huán)的下方。按照制造廠說明書調(diào)節(jié)張力儀，當(dāng)環(huán)干燥且刻度讀數(shù)為零時，使張力儀的橫粱處于平衡狀態(tài)（懸梁上的指針與反射鏡上的標(biāo)線重合）。升起平臺，直至試樣與鉑金環(huán)接觸，并將鉑金環(huán)浸入試樣中，深度約為5mm。調(diào)節(jié)平臺螺旋使平臺慢慢下降，同時增加金屬絲的扭力。協(xié)調(diào)這兩項(xiàng)調(diào)節(jié)，使張力儀橫梁始終處于平衡狀態(tài)。當(dāng)附著在環(huán)上的薄膜接近破裂時，應(yīng)非常緩慢地進(jìn)行調(diào)節(jié)。在環(huán)與膠乳分離前的瞬間，記錄刻度盤上的最大讀數(shù)（對未稀釋的高黏度膠乳，這一點(diǎn)特別重要）。在薄膜破裂之前，立即再將玻璃器皿升起，重新將環(huán)浸入試樣中。重復(fù)測定三次，共測定四次。如果薄膜破裂，按8.1.1所述清潔環(huán)，再重新測定。剔除第一個讀數(shù)，取后三次讀數(shù)的平均值。這三次讀數(shù)應(yīng)在平均值的±0.5mN/m的范圍內(nèi)。8.1.4.2自動表面張力儀測定對于方法A，如果采用自動表面張力儀進(jìn)行測定，則按照制造廠說明書調(diào)節(jié)儀器并設(shè)置參數(shù)。設(shè)置環(huán)的浸沒深度約為5mm，樣品臺移動速度為10mm/min。儀器自動顯示測量最大值或表面張力值。注：手動表面張力儀中鉑金環(huán)拉起的薄膜很容易破裂，且薄膜發(fā)生分動。因此自動表面張力能在不破壞薄膜的情況下，獲得更加可靠和一8.2方法B8.2.1儀器準(zhǔn)備仔細(xì)清洗玻璃器皿（6.3）。檢查鉑金板（6.2）表面是否足夠粗糙以確保鉑金板能被完全潤濕，且鉑金板上無亮點(diǎn)。用水（5.1）仔細(xì)沖洗鉑金板，然后用酒精噴燈或本生燈（6.5）灼燒鉑金板，直至鉑4GB/T18396—XXXX金板干凈為止。待鉑金板冷卻至室溫后置于張力儀（6.2）上。檢查鉑金板的底邊和液面之間的縫隙是否平行，以確保鉑金板下端為水平狀態(tài)。確保測定期間鉑金板與試樣液面始終保持平行。注：任何污染都將有可能導(dǎo)致結(jié)果偏高或偏低。如不遵守上述措施可能導(dǎo)致不準(zhǔn)確的結(jié)果。8.2.2儀器校準(zhǔn)8.2.2.1按制造廠說明書，用標(biāo)準(zhǔn)砝碼或水（5.1）校準(zhǔn)張力儀（6.2），以使刻度讀至mN/m。8.2.2.2如果用水校準(zhǔn)，則先測定水的表面張力。在23℃時，其測定結(jié)果宜在72.28mN/m±0.30mN/m；在27℃時，其測定結(jié)果宜在71.66mN/m±0.30mN/m。8.2.3試樣制備8.2.3.1用恒溫?。?.4）將試樣的溫度調(diào)節(jié)到23℃士1℃（熱帶地區(qū)調(diào)節(jié)到27℃土1℃)。8.2.3.2用少量試樣潤洗玻璃器皿（6.3），然后將吸量管尖端深入試樣液面以下，取約30mL的試樣至玻璃器皿（6.3）中，試樣深度至少為10mm。用硬濾紙刮去試樣表面的所有氣泡，并立即測量表面張力，以免因表面結(jié)皮而造成誤差。注：如果膠乳黏度較大，表面張力平衡時間較長，可將8.2.4測定8.2.4.1通則方法B有兩種具體測定方法供選擇，可根據(jù)儀器選擇不同方法：方法B1——預(yù)先用試樣潤濕鉑金板，待其與試樣液面接觸即進(jìn)行測定。方法B2——鉑金板與試樣液面接觸后繼續(xù)浸入一定深度，然后拉回至與液面再次接觸即進(jìn)行測定。8.2.4.2方法B1按照制造廠說明書調(diào)節(jié)儀器。將盛有試樣的玻璃器皿放到儀器可調(diào)節(jié)的平臺上，使之處于表面張力儀鉑金板的正下方，并將儀器讀數(shù)歸零。按制造廠說明書將鉑金板浸入試樣中預(yù)潤濕約2mm～5mm的高度后，使鉑金板和試樣脫離。調(diào)節(jié)平臺，使試樣緩緩上升，直至鉑金板底邊剛好和試樣液面接觸，記錄表面張力儀的穩(wěn)定讀數(shù)。降低平臺直至鉑金板和液面脫離。不用將讀數(shù)歸零和清潔鉑金板，重新升起平臺進(jìn)行重復(fù)測定。連續(xù)測定三次，剔除第一次讀數(shù)，取后面兩次讀數(shù)的平均值為測定結(jié)果，且兩次讀數(shù)相差宜在±0.5mN/m之內(nèi)。8.2.4.3方法B2按照制造廠說明書調(diào)節(jié)儀器。將盛有試樣的玻璃器皿放到儀器可調(diào)節(jié)的樣品臺上，使之處于表面張力儀鉑金板的正下方，并將儀器讀數(shù)歸零。升起平臺，待鉑金板底邊剛好與試樣液面接觸時，按儀器說明書標(biāo)記此時平臺的位置。繼續(xù)升起平臺，使鉑金板浸入試樣液面以下2mm～5mm以確保潤濕鉑金板。降低平臺將鉑金板從試樣中緩慢拉出，當(dāng)平臺又回到標(biāo)記位置時，即鉑金板底邊與試樣液面再次重新接觸時，記錄表面張力儀的穩(wěn)定讀數(shù)。5GB/T18396—XXXX繼續(xù)降低平臺，待鉑金板和液面脫離后，將表面張力儀讀數(shù)歸零。不用清潔鉑金板，重新升起樣品臺進(jìn)行重復(fù)測定。至少連續(xù)測定三次。剔除第一次讀數(shù)，取最后兩次讀數(shù)的平均值作為測定結(jié)果，且最后兩次讀數(shù)之差宜不大于±0.5mN/m。8.2.4.4自動表面張力儀測定對于方法B，如果采用能實(shí)時顯示表面張力變化的自動表面張力儀進(jìn)行測定，則按照制造廠說明書調(diào)節(jié)儀器并設(shè)置參數(shù)。一些推薦的參數(shù)值見表1，典型的表面張力曲線圖見圖1。對于按表1給定的參數(shù)，測定結(jié)果為到達(dá)最大測量時間時，最后5個測量值的平均值。表1自動表面張力儀主要參數(shù)設(shè)置125最大測量時間應(yīng)綜合考慮膠乳結(jié)皮時間和表面張力平衡時間（由表面張力曲線圖6GB/T18396—XXXX圖1典型的膠乳表面張力曲線圖9結(jié)果表示9.1方法A9.1.1按標(biāo)準(zhǔn)砝碼校準(zhǔn)通常，如果表面張力儀已經(jīng)按標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行了校準(zhǔn)，讀數(shù)應(yīng)以環(huán)的尺寸和試樣的密度而定的系數(shù)進(jìn)行校正。試樣的表面張力(σ)按式(1)計(jì)算，數(shù)值以毫牛頓每米（mN/m）表示：式中：M——刻度盤的讀數(shù)，單位為毫牛頓每米（mN/mF——校正系數(shù)，按式（2）計(jì)算。式中：R——環(huán)的平均半徑，單位為毫米（mm）；ρ——試樣的密度，單位為克每立方厘米（g/cm3Ρ——常數(shù)，按式（3）計(jì)算。式中：r——鉑金環(huán)絲的半徑，單位為毫米（mm）。注1：某些計(jì)算F的公式包括重力常數(shù)G，本公式已將該數(shù)直接并注2：對于公稱圓周為60mm或40mm（P0.01282或P＝-0.00343。9.1.2按參比液體校準(zhǔn)表示：式中：M'——經(jīng)稀釋試樣在用參比液體校準(zhǔn)的表面張力儀上的讀數(shù)，單位為毫牛頓每米（mN/m）；7GB/T18396—XXXXF'——校正系數(shù)，按式（5）計(jì)算。式中：F——按公式（2）計(jì)算；σ''——已知的參比液體的表面張力，單位為毫牛頓每米（mN/m）；M"——參比液體在刻度盤上的實(shí)際讀數(shù)，單位為毫牛頓每米（mN/m）。如果使用本方法，仔細(xì)閱讀儀器制造廠的說明書是非常重要的，因?yàn)橐恍┬Ｕ赡芤褍?nèi)置于儀器。因此，附錄B沒有給出計(jì)算校正值。9.2方法B采用方法B時，試樣的表面張力(σ)按式（6）計(jì)算，數(shù)值以毫牛頓每米（mN/m）表示：式中：F——測定的力，單位為毫牛頓（mNl——鉑金板的長度，單位為米（m）；t——鉑金板的厚度，單位為米（m）；θ——鉑金板和試樣的接觸角，單位為度(°)。由于鉑金板是由粗糙的鉑或者鉑/銥合金制成，因此在玻璃器皿和鉑金板干凈的條件下，認(rèn)為鉑金板能夠被試樣完全潤濕，即接觸角θ=0°,cosθ=1。此時只需考慮施加于鉑金板上的力和鉑金板的潤濕長度（鉑金板的尺寸）即可計(jì)算出表面張力。此方法不需要其他校正，也不需要測定試樣的密度。注2：對于大部分表面張力儀，鉑金板尺寸已設(shè)置在儀器軟件中，儀器能夠直10精密度參見附錄A。11試驗(yàn)報告試驗(yàn)報告應(yīng)包括以下內(nèi)容：h)本文件的編號；i)識別樣品所需的全部細(xì)節(jié)；j)采用的方法：方法A或方法B；k)試驗(yàn)溫度；l)試樣原來的總固體含量及稀釋后試驗(yàn)時的總固體含量；m)采用自動表面張力儀時，設(shè)定的最大測量時間；n)試驗(yàn)結(jié)果和單位；o)在測定過程中注意到的任何異常現(xiàn)象；p)測定日期和地點(diǎn)；q)本文件或引用文件不包括的以及被認(rèn)為可采用的任何操作。8GB/T18396—XXXX（資料性）精密度A.1方法A的精密度A.1.1總則全國橡膠與橡膠制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會天然橡膠分技術(shù)委員會于2024年按照ISO19983:2022的6.7.1中方法A組織了實(shí)驗(yàn)室間試驗(yàn)方案（ITP），評估了方法A的1型精密度。選擇了三種不同的材料（XSBRL、XNBRL和NRL在6家國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室開展了精密度試驗(yàn)。每個實(shí)驗(yàn)室在間隔一周的不同兩天進(jìn)行測試，每個樣品每天重復(fù)測定三次，試驗(yàn)結(jié)果為三次測量結(jié)果的平均值。A.1.2精密度結(jié)果精密度結(jié)果見表A.1。這些結(jié)果是按照ISO19983:2022中所述的離群值刪除程序獲得的。a)重復(fù)性：按照正確測試方法進(jìn)行操作，用標(biāo)稱相同材料的樣品獲得的兩次試驗(yàn)平均值之差，超過表A.1中重復(fù)性的情形為平均20次中至多一次。b)日間重復(fù)性：按照正確測試方法進(jìn)行操作，用標(biāo)稱相同材料的樣品獲得的兩天試驗(yàn)平均值之差，超過表A.1中日間重復(fù)性的情形為平均20次中至多一次。c)再現(xiàn)性：在兩個實(shí)驗(yàn)室中按照正確測試方法進(jìn)行操作，用標(biāo)稱相同材料的樣品獲得的兩個獨(dú)立測量的試驗(yàn)平均值之差，超過表A.1中再現(xiàn)性的情形為平均20次中至多一次。表A.1方法A的精密度數(shù)據(jù)sr（r）ssR（R）665r——重復(fù)性，以測量單位表示；sr——日間重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差；r——日間重復(fù)性，以測量單位表示；sR——再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差；R——再現(xiàn)性，以測量單位表示；A.2方法B的精密度A.2.1總則9GB/T18396—XXXX2018年6月～7月，中國、德國和美國采用Wilhelmy型張力儀開展了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室間精密度試驗(yàn)方案（ITP），確定了方法B的精密度。根據(jù)ISO19983:2017的6.7.1規(guī)定的方法A確定了1型精密度。8家實(shí)驗(yàn)室參加了ITP，其中一個實(shí)驗(yàn)室使用了兩種不同類型的儀器。對于該實(shí)驗(yàn)室，將每個獨(dú)立儀器獲得的數(shù)據(jù)作為單個實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)包含在ITP中，即相當(dāng)于共提供了9家實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)。ITP中使用了三種不同的材料（XSBRL、NBRL和NRL）。每個實(shí)驗(yàn)室在間隔一周的不同兩天進(jìn)行測試，每個樣品每天重復(fù)測定三次，試驗(yàn)結(jié)果為三次測量結(jié)果的平均值。A.2.2精密度結(jié)果精密度結(jié)果見表A.2。這些結(jié)果是按照ISO19983:2017中所述的離群值刪除程序獲得的。a)重復(fù)性：按照正確測試方法進(jìn)行操作，用標(biāo)稱相同材料的樣品獲得的兩次試驗(yàn)平均值之差，超過表A.1中重復(fù)性的情形為平均20次中至多一次。b)日間重復(fù)性：按照正確測試方法進(jìn)行操作，用標(biāo)稱相同材料的樣