（山东省产品质量检验研究院，山东济南 250102）

相比较金属管材而言，塑料给水管具有质量轻、耐腐蚀、造价低、可塑性好、安装便捷等优点，是当前给水管材的“主力军”，虽然我国塑料给水管推广应用起步晚，但发展迅猛，目前我国产量和使用量已位居世界第一[1]。实际使用环境中的高能量紫外线可以切断塑料材质分子中某些链状结构，引发其发生光氧化反应，使其平均相对分子质量下降、分子链变短，导致材料的力学等物化性能退化，严重影响使用寿命，因此光老化是塑料给水管质量安全的关键影响因素之一。炭黑是目前塑料给水管中信价比最优的紫外光吸收剂之一，广泛应用于给水管等塑料产品中，可以有效抑制塑料材质分子链的降解从而弱化光老化的破坏，研究表明炭黑质量分数为2%左右时，材料即可拥有完美的抗紫外老化性能。塑料给水管中炭黑紫外吸光效率与其聚集体的分散程度直接相关，炭黑聚集体分散均匀、团聚尺寸小的材料抗老化能力较好，如果材料中炭黑聚集体尺寸较大、团聚严重，此时材料虽然有一定的抗紫外老化能力，但炭黑团聚体已成为材料杂质、材料的力学性能剧烈下降，大大缩短使用寿命。因此，为了保证塑料产品力学性能和抗老化性能的最优化，材料中的炭黑需要一定的分散度，为此需要开展炭黑分散度的检测和评价，从而保证材料足够的质量安全[2-4]。产品中炭黑的分散性是评判产品耐候性、力学性能和“黑心料”添加的关键指标之一，为了保证产品质量安全，塑料给水管（GB/T 13663.2）新版标准修订时，增加了炭黑分散性指标的检测及评价[5]。随着社会越来越重视产品质量安全、环境保护意识的加强，对塑料材料炭黑分散性的要求越来越重视，但相关研究报道很少，因此本文比较分析多个应用领域的研究，探讨了不同因素对检测结果的影响，并结合实际操作过程和检测结果，探寻经济高效的检验检测技术，为产品的质量管控和产品安全提供支持。

1 测试原理

国内外炭黑分散性测试样品的制备均采用切片法[6-7]。该法采用冷切片技术和室温切片法，低温下获得的样品薄片直接放置于显微镜上测试，而室温切片获得样品需要再加热才能完成制样（称为压片法），切片获得的样品经过固定放大倍数的显微镜观察颗粒的尺寸和数量，根据尺寸和数量的检测结果对产品质量进行评价。压片法过程实操性强，是聚合物材料中炭黑分散性的常用检测方法和仲裁方法[3-6]。

2 影响因素

炭黑分散性测试的制样方法包括冷切法和压片法，压片法是在高温环境中通过聚合物熔融状态具有的流动性，同时施加一定的压力，一段时间后样品厚度在8μm～20μm 之间。因此结果的关键影响因素有三个：制样方法、加热温度和时间。

2.1 制样方法的影响

冷切法制样过程中样品和刀片经过液氮冷却，快速切取厚度在8μm～20μm 之间的切片，在此过程中材料被低温冻结，试样中的炭黑尺寸和分布不会发生明显的改变，测试结果与 真实状态差异很小，可以比较真实反映炭黑的分散状况。压片法则是常温切片，切取的样品再经过一定时间的加热，因此材质中的炭黑存在分离、再团聚、再分离的可能性，相当于经过了二次加工，检测结果与实际有一定的差距。通常情况下，压片法获得的分散等级值高于冷切法[2-3]。

2.2 加热温度和时间的影响

由于经济实惠、操作方便，压片法是炭黑分散性的常用和仲裁检测方法。雷振凯及其合作者对加热温度和时间的影响开展了详细的研究，探讨样品在150℃～210℃区间内、0.50h～2.5h 时间段内炭黑团聚体尺寸的变化。结果发现，温度固定，加热时间增加炭黑团聚体尺寸减小；180℃以下、2h 之内，样品厚度达不到测试要求，而且在此温度下材料具有一定的流动性，但此时炭黑的分散性已偏离了实际状态；190℃加热1h即可以用于测试，加热时间从1h 到2.5h 炭黑尺寸变化较大；200 ℃和210 ℃加热后1h 内即可，1h 后炭黑尺寸变化很小。直观准确了解压片法样品制备过程中加热温度和时间对炭黑分散性的影响需要与相应条件切片法结果比较获知，鉴于冷切法设备昂贵、操作要求严苛，这方面的研究报道极少。龙新文及其合作者曾开展冷切法制样与单一温度、时间压片法检测结果对比，加热200℃、1h 获得的评价等级值已高于同一样品冷切法结果值。在我们的实际操作中，开展多种温度、多个时间段的比较分析，结果显示加热200℃、1h 的操作条件，既 节省实验时间，又能保证结果的可重复性，获得比较满意的结果。

3 结语

塑料给水管因其独有的特性获得市场的广泛认可，其质量安全密切影响广大消费者的生活、生产，炭黑良好的分散性是保证产品质量安全的关键因素之一，易于操作的检验检测过程和能够反映真实状况的检测结果是产品质量管控、假冒伪劣产品评判的有效技术支撑。通过多种应用领域材料的研究报道比较分析，并结合实际操作，建议统一采用加热200℃、1h 的压片法，既具有很强的可操作性和资源节约性,又能确保加热时间的统一，从而保证结果具有可比性、结果从严判定的属性。

为更精确、更经济有效开展塑料给水管中炭黑分散性的检测，下一步工作重点在190℃～210℃温度区间,开展同一产品冷切法和压片法的比较分析。