在色母粒生产与塑料着色工艺中，炭黑含量的精准控制直接关系到产品色度、分散性及力学性能。无论是汽车配件、电子外壳还是包装材料，炭黑添加比例偏差超过0.5%就可能导致批次产品报废，造成巨大经济损失。然而，如何快速、准确地测定色母炭黑含量，始终是行业技术攻关的焦点。本文将系统梳理炭黑含量测试的核心方法，为生产企业提供科学的质量控制指南。
一、热重分析法（TGA）：高精度检测的黄金标准
热重分析法凭借其±0.1%的检测精度，成为炭黑含量测定的首选技术。其原理基于炭黑与聚合物基体的热稳定性差异：在氮气环境下，聚合物在300-600℃区间完全分解，而炭黑需在空气氛围下升温至800℃才能氧化。通过两次独立测试的质量损失差值，可精准计算炭黑占比。
1、典型操作流程包括：
- 称取5-10mg样品置于铂金坩埚
- 氮气环境程序升温至600℃（升温速率20℃/min）
- 切换为氧气环境继续升温至800℃
- 通过质量变化曲线计算炭黑含量
- 优势：无需化学前处理，可同步分析其他添加剂含量
- 局限：设备成本高（约$50,000），需专业操作人员
二、灰分法：经济实用的传统方案
对于中小型企业，GB/T 9345-2008灰分测定法仍是性价比之选。该方法通过高温灼烧去除有机物，保留炭黑及无机填料，再通过质量差计算含量。关键控制点在于：
- 马弗炉温度设定：建议分阶段升温（200℃→500℃→800℃）避免样品爆燃
- 坩埚预处理：使用石英坩埚并预先灼烧至恒重
- 样品制备：研磨至80目以下确保充分燃烧
实验数据显示，当炭黑含量＞15%时，灰分法误差可控制在1%以内；但若样品含碳酸钙等无机填料，需通过XRF光谱仪校正检测结果。
三、红外光谱法（FTIR）：快速筛查的创新突破
近年兴起的ATR-FTIR技术，通过建立炭黑特征峰（1600cm⁻¹附近芳环振动峰）的校准曲线，可在3分钟内完成检测。1、某改性塑料企业的对比实验表明：
- 检测速度提升5倍（相比TGA）
- 相对标准偏差（RSD）＜2%
- 最低检出限达0.3wt%
2、但需注意：
需建立专属数据库匹配不同炭黑型号
