膠乳 表面張力的測定 編制說明

1《膠乳表面張力的測定》（征求意見稿）編制說明根據(jù)國標委發(fā)〔2023〕58號《國家標準化管理委員會關于下達2023年第三批推薦性國家標準計劃及相關標準外文版計劃的通知》，國家標準修訂項目《膠乳表面張力的測定》準化技術委員會天然橡膠分技術委員會（以下簡稱全國橡標委天然橡膠分會石油天然氣股份有限公司石油化工研究院和中國熱帶農業(yè)科學院農產品加工研究所負責起草，浙江天晨膠業(yè)股份有限公司、黃山華蘭科技有限公司、山納合成橡膠有限責任公司參表面張力是橡膠膠乳的一個重要特性參數(shù)，也是產品質量控制的關鍵指標之一。表面張力對橡膠膠乳的黏接、濕潤、發(fā)泡、涂布及滲透性等應用性能有較大影響，不同表面張準在原鉑金環(huán)法的基礎上增加了鉑金板法。傳統(tǒng)測定橡膠膠乳表面張力的鉑金環(huán)法存在以易變形，影響表面張力的測定結果；此外，鉑金環(huán)法還需要試樣密度數(shù)據(jù)，測試結果需經換算才能得到表面張力值。隨著科學技術的進步、檢測儀器和方法不斷的完善，依托于全自動表面張力儀的鉑金板法已在表面張力的測定中得到普遍應用。該方法能夠克服以上鉑金環(huán)法的不足，如能夠直接測定中高黏度膠乳的表面張力；由于鉑金板不易變形因此能夠提供可比較性數(shù)據(jù)；此外，鉑金板法可直接測量表面張力值，也不需要測定密度，從而能我國目前測定膠乳表面張力的標準存在兩個問題，一是標準不協(xié)調一致，國家標準GB/T18396—2008《天然膠乳環(huán)法測定表面張力》及石化行業(yè)標準SH/T1156—2014《合成橡膠膠乳表面張力的測定》均修改采用ISO1409：2006制定，因此有必要對兩個標準進行整合，即修訂國家標準GB/T18396—2002天然膠乳表面張力采用的GB/T18396—2008僅規(guī)定了鉑金環(huán)法。但隨著國內天然膠乳應用領域的不斷擴大，國內用戶急需一種更為簡便，快速測定天然膠乳表面張力的方法，因此修訂該標準是非常必要的；同時修訂該標準將對我國標準與國際標準接軌，減少技術性貿2023年12月，在國家標準修訂項目計劃下達后，成立了標準修訂工作組，擬定工作方起草規(guī)則》的規(guī)定編制，使標準在結構、語言表述和編排格2.1.2根據(jù)我國天然膠乳和合成膠乳表面張力測定的技術要求以及當前技術水平，遵循科2.1.3在標準的名稱、技術要求結構和內容、用語等方面與橡膠和橡膠制品標準體系保持本文件規(guī)定了兩種測定膠乳（天然膠乳和合成膠）；方法A適用于粘度小于200mPa.s的膠乳。方法B適用于不含陽離子表面活性劑的膠3規(guī)定的技術內容進行本文件的修訂，規(guī)定了采用鉑金環(huán)法和鉑金板法測定橡膠膠乳表面張力的相關技術內容，包括對試劑和儀器的要求、取樣、儀器準備和校準、試樣的制備和測序號修訂內容GB/T18396—2008（修訂前）GB/T18396—XXXX（修訂后）1文件名稱天然膠乳環(huán)法表面張力的測定膠乳表面張力的測定21）僅規(guī)定了鉑金環(huán)法；2）僅適用于天然膠乳。1）將鉑金環(huán)法更改為方法A；增加了方法B鉑金板法；2）更改了適用界限，增加了適用于合成膠乳。32規(guī)范性引用文件1）關于黏度的測定，僅規(guī)定了天然膠乳的相關標準；2）確定精密度的標準為ISO/TR9272。1）增加了合成膠乳黏度測定標準SH/T1152《合成橡膠膠乳表觀黏度的測定》；2）將已廢止的ISO/TR9272《橡膠與橡膠制品試驗方法標準-精密度的確定》更改為參考文獻ISO19983:2022。43術語和定義無增加了第三章“術語和定義”，其后章編號按順序調整。58試驗步驟，9結果表示，附錄A僅對鉑金環(huán)法相關內容進行了規(guī)增加了方法B鉑金板法的原理、儀器，試驗步驟、結果表示和精密度。65試劑4.1“蒸餾水”更改為5.1“水”76儀器未規(guī)定清潔鉑金板或鉑金環(huán)的儀器增加了儀器6.5“本生燈或酒精燈”87.4測定手動測定和自動測定未細分。8.1.4.1“手動表面張力儀測定”8.1.4.2“自動表面張力儀測定”將關于采用自動表面張力儀測定的相關內容9附錄A（資料性附錄）“精密度”A.1方法A的精密度A.2方法B的精密度附錄B無附錄B（資料性附錄）“方法A的校正系數(shù)”參考文獻無precisionoftestmethods；precisionoftestmethods。43試驗驗證的分析、綜述報告、技術經濟論證以及預期的經濟效天然膠乳用途廣泛，可以用于海綿制品、壓出制品和浸漬制品等；丁苯膠乳主要用于紙涂丁腈膠乳主要用于以手套為代表的浸漬制品；氯丁膠乳主要用于膠粘劑。因此，橡膠膠乳在橡膠工業(yè)中占有重要地位，未來前景也十分廣闊。表面張力是橡膠膠乳的一個重要特性參數(shù)，其對橡膠膠乳的黏接、濕潤、發(fā)泡、涂布及滲透性等應用性能有較大影響；此外表面張力也是橡膠膠乳產品質量控制的關鍵指標之一，對于橡膠膠乳生產廠，需要對產品進行日常檢驗和出廠檢驗，穩(wěn)定并促進產品質量的提高；對于橡膠膠乳制品公司而言，需要針對全球天然橡膠膠乳和合成橡膠膠乳龐大的市場，采用本文件中規(guī)定的鉑金板法進行表面張力的測定，能夠顯著縮短測試時間，大幅提高檢測效率，從而降低人工成本，具有間接的經濟效益。同時，由于鉑金板法測試更為簡便，因此本文件的實施將促進橡膠膠乳表面張力檢測水平的提高；同時，由于該方法能夠更加準確和直觀的反映產品的表面張4與國際、國外同類標準技術內容的對比情況，或者與測試的國外樣品、樣機的國際上測定橡膠膠乳的標準有國際標準ISO1409乳表面張力，ASTMD1417-16（2021）仍采用鉑金環(huán)法測定橡膠膠乳的表面張力。國內外5標準編號和名稱主要技術內容GB/T18396—2008膠乳表面張力的測定1）同時規(guī)定了鉑金板法和鉑金環(huán)法測定橡膠膠乳（天然和合成）表面張力；2）按照ISO19983的規(guī)定給出了兩種方法的精密度。SH/T1156—2014合成橡膠膠乳表面張力的測定同時規(guī)定了鉑金板法和鉑金環(huán)法測定合成膠乳表面張力ISO1409:2020Plastics/rubber—Polymerdispersionsandrubberlatices(naturalandsynthetic)—Determinationofsurfacetension1）同時規(guī)定了鉑金板法和鉑金環(huán)法測定聚合物分散體和橡膠膠乳（天然和合成）的表面張力；2）鉑金環(huán)法的精密度未更新。ASTMD1417-16(2021)StandardTestMethodsforRubberLatices—Synthetic僅規(guī)定了鉑金環(huán)法測定合成膠乳表面張力b)增加了采用自動表面張力儀能夠獲得更加可靠結5以國際標準為基礎的起草情況，以及是否合規(guī)引用或者采用國6刪除了聚合物分散體的內容，僅保留天然膠乳和合成膠乳的內容，以適應我國的檢測需求9實施國家標準的要求，以及組織措施、技術措施、過渡期和實施日期的建議等7修訂GB/T18396《膠乳表面張力的測定》試驗總結報告本試驗總結報告包括了兩部分內容，第一部分內容為在2024年，由全國橡膠與橡膠制品標準化技術委員會天然橡膠分技術委員會按ISO19983:2022的6.7.1在國內組織開展的關于方法A鉑金環(huán)法的精密度試驗；第二部分為在2018年，由我國（主導修訂國際標準單位：中國石油石油化工研究院）牽頭修訂國際標準ISO1409:2006時，按照ISO19983:2017的6.7.1組織開展的關于方法B鉑金板法的精密度試驗。ISO19983:2022的6.7.1和ISO19983:2017的6.7.1的技術要求一致。三種膠乳樣品，其中兩種合成膠乳，一種天然膠乳。樣品的總固物、表觀黏度及密度見下表。表1.1膠乳樣品樣品總固物/%表觀黏度/(mPa.s)密度（g/cm3）XSBRL49.34XNBRL43.3627.6NRL63.580.982.1表面張力儀（DuNoüy型配有鉑金或鉑-銥合金環(huán)。2.2玻璃器皿，容量約50mL，內徑至少為45mm或與表面張力儀恒溫槽相匹配。2.3恒溫浴，或其他調溫裝置，能將試樣溫度調節(jié)到23℃±1℃。2.4本生燈或酒精燈，或其他加熱和清潔環(huán)或板的方法。定的精密度，所制備的目標材料的試樣為同一來源，試驗前無需加工或進行其他操作。2型精密度是間接在目標材料上確定的精密度，目標材料通常合材料，用此樣品測定目標材料的相應性能。由于在測定橡膠膠乳表面張力前，膠乳無需8表1.2參與精密度的實驗室重復性，不同天的重復性和再現(xiàn)性，并規(guī)定如果一天內重復測試可獲得兩個或更多結果，則方法A適用于評估測量誤差的方差。由于試驗方4.1按標準草案8.1進行試驗。4.2試驗前用新鮮蒸餾水驗證儀器狀態(tài)。23℃時，蒸餾水表面張力測定結果宜在72.28mN/m±0.30mN/m，以確保樣品皿及白金環(huán)清潔。4.3XSBRL和NRL總固體含量較高，先用蒸餾水將試樣稀釋到40%±1%再進行表面張力測定。實驗室內數(shù)據(jù)的分散性。將計算出的h和k與臨界值進行比較，如果大于臨界值，則存在離群值；如果小于臨界值，則沒有離群值，所以數(shù)據(jù)可用于精密度的計算。6家實驗室的表1.3XSBRL的精密度試驗結果及離群值判定的相關數(shù)據(jù)處理mN/m天si14343.2743.5543.3723445.0144.8445.0144.5144.8145.9344.8444.9345.37944.644.6444.525643.5743.1543.4543.2843.35表1.4XNBRL的精密度試驗結果及離群值判定的相關數(shù)據(jù)處理mN/msi131.4231.7831.4931.722333.2633.7933.1933.3133.1833.40432.8532.6932.8932.6232.9432.935631.1831.2131.2131.3131.3431.52表1.5NRL的精密度試驗結果及離群值判定的相關數(shù)據(jù)處理mN/msi12337.8238.2737.7438.2737.8338.46437.5536.9937.8837.2737.3836.7656（2）式中，為第i個實驗室各個單元的平均值；為所有單元的平均值；s;為第i個實驗表1.6h統(tǒng)計量XSBRLXNBRLNRL123456表1.7k統(tǒng)計量XSBRLXNBRLNRL123456ISO19983:2022給出了幾種可以用于處理離群值的方法，如數(shù)據(jù)刪除、數(shù)據(jù)替換、參數(shù)替換、參數(shù)刪除和重新測試等。本次離群值的處理采用數(shù)據(jù)刪除的方法，將實驗室6關表1.8刪除實驗室6離群值后的h和k統(tǒng)計量12345表1.10XSBRL的ITP結果及用于計算精密度的數(shù)據(jù)處理mN/m143.0043.5543.2743.372345.0144.8444.5144.8144.8444.93445.0144.6045.9344.6445.3744.525643.5743.1543.4543.2843.35表1.11XNBRL的ITP結果及用于計算精密度的數(shù)據(jù)處理mN/m131.4231.7831.4931.722333.2633.7933.1933.3133.1833.40432.8532.6932.8932.6232.9432.935631.1831.2131.2131.3131.3431.52表1.12NRL的ITP結果及用于計算精密度的數(shù)據(jù)處理mN/m12345（3）（4）（5）第i個實驗室的總單元和；sr為所有單元的平方和；si為實驗室表1.13XSBRL方差分析表數(shù)據(jù)來源平方和均方均方的期望 實驗室SL=18.470p-1=5VL=SL/(p–1)=3.天p=6VD=SD/p=0.249σMST=21.498 VM試驗時間再現(xiàn)性均方；不同天重復性均方；重復性均方；實驗室間再現(xiàn)性方差分量；不同天重復性方差分量；重復性方差分量。表1.14XNBRL方差分析表數(shù)據(jù)來源平方和自由度均方均方的期望 實驗室SL=17.213p-1=5VL=SL/(p–1)=3.443σM2+3σD2+6σL2天SD=0.263p=6VD=SD/p=0.044σM2+3σD2SM=0.548σM注：符號含義同表13。表1.15NRL方差分析表數(shù)據(jù)來源平方和均方均方的期望 實驗室SL=15.897p-1=4V2天p=5σM注：符號含義同表13。（9）表1.16方差分量及方差XSBRLNRL最后，根據(jù)重復性方差分量，不同天重復性方差和再現(xiàn)性方差分別計算重復性r，不同天重復性rD和再現(xiàn)性R：其中r=2.83σM；rD=2.83srD；R=表1.17方法A的精密度srr(r)srDrD(rD)sRRXSBRLXNBRL注：sr重復性標準偏差；r重復性，用測量單位表示；(r)相對重復性，用百分比表示；srD不同天重復性標準偏差；rD不同天重復性，用測量單位表示；(rD)不同天相對重復性，用百分比表示；sR再現(xiàn)性標準偏差；R再現(xiàn)性，用測量單位表示； (R)相對再現(xiàn)性，用百分比表示。按照ISO19983:2022開展了三個膠乳樣品的環(huán)法精密度試驗，確定了型。6家實驗室參與此次精密度試驗，每個實驗室在間隔7的不同兩天進行測試；每個樣A對試驗結果進行了計算，并對離群值進行了處理，最終獲得了環(huán)法的精密三種膠乳樣品，其中兩種合成膠乳，一種天然膠乳。樣品的總固物見下表。表2.1膠乳樣品XSBRLNBRLNRL2.1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。2.2玻璃器皿，容量約50mL，內徑至少為45mm或與表面張力儀恒溫槽相匹配。2.3恒溫浴，或其他調溫裝置，能將試樣溫度調節(jié)到23℃±1℃。2.4本生燈或酒精燈，或其他加熱和清潔環(huán)或板的方法。定的精密度，所制備的目標材料的試樣為同一來源，試驗前無需加工或進行其他操作。2型精密度是間接在目標材料上確定的精密度，目標材料通常合材料，用此樣品測定目標材料的相應性能。由于在測定橡膠膠乳表面張力前，膠乳無需表2.2實驗室儀器123456789本次ITP試驗也將不同天重復試驗的間隔確定為7天。在同一天進行重復性試驗時，每個重復性，不同天的重復性和再現(xiàn)性，并規(guī)定如果一天內重復測試可獲得兩個或更多結果，則方法A適用于評估測量誤差的方差。由于鉑金板0.33mN/m~0.46mN/m，滿足表面張力測定方55—最大值；—最小值；—平均值。圖2.1樣品的均勻性自動表面張力儀按表2.3設置參數(shù)。測定結果為到達最大測量時間時，最后5個測量值的平均值。表2.3全自動表面張力儀參數(shù)設置25采用曼德爾h和k統(tǒng)計法判定離群值，將計算出的h和k與臨界值進行比較，如果大于臨界值，則存在離群值，對離群值的處理是直接剔除或是讓出現(xiàn)可疑值的實驗室在相同表2.4XSBRL的精密度試驗結果及離群值判定的相關數(shù)據(jù)處理mN/msi102030405060708090表2.5NRL的精密度試驗結果及離群值判定的相關數(shù)據(jù)處理mN/msi123456789表2.6NBRL的精密度試驗結果及離群值判定的相關數(shù)據(jù)處理mN/m天si123456789分散性，k值代表實驗室內數(shù)據(jù)的分散性。將表4~6中的數(shù)據(jù)分別代入式（1）和式（2）（1）（2）式中，為第i個實驗室的平均值；為所有單元的平均值；s;為第i個表2.7h和k的統(tǒng)計量XSBRLNRLNBRLXSBRLNRLNBRL123456789表2.8XSBRL的ITP結果及用于計算精密度的數(shù)據(jù)處理mN/m天123456789表2.9NRL的ITP結果及用于計算精密度的數(shù)據(jù)處理mN/m天每天的測試結果和實驗室的測試結果和123456684417137797789表2.10NBRL的ITP結果及用于計算精密度的數(shù)據(jù)處理mN/m12345678T=Z:Z;ZXX