《改性无机粉体材料 接枝率测定 热重法》

T/SDAMAXXXXX—202X

ICS17.060SDAMA

CCSA43

团体标准

T/SDAMAXXX—202X

改性无机粉体材料接枝率测定

热重法

Determinationofgraftingrateofmodifiedinorganicpowdermaterials—

Thermogravimetry

202X-XX-XX发布202X-XX-XX实施

山东省新材料产业协会发布

T/SDAMAXXXXX—202X

改性无机粉体材料接枝率测定

热重法

1范围

本文件规定了热重法测量无机粉体材料接枝率的测量原理、测试条件、仪器设备和试剂材料、样品

前处理方法、试验准备、测试步骤、结果计算方法、不确定度来源分析等要求。

本文件适用于硅烷偶联剂或相似表面活性剂改性无机粉体材料接枝率的测量，所述的无机粉体材料

尤其为在800℃下不发生质量变化的无机非金属氧化物粉体材料。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T6040红外光谱分析方法通则

GB/T6425热分析术语

GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定

JJG1135热重分析仪检定规程

JY/T0589.4热分析方法通则

3术语和定义

GB/T6425-2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

热重法thermogravimetry（TG）

在程序控温和一定气氛下，测量试样的质量与温度或时间关系的技术。

[来源：GB/T6425-2008，3.2.1]

3.2

热重曲线thermogravimetriccurve（TGcurve）

由热重法测得的数据以质量（或质量分数）随温度或时间变化的形式表示的曲线。曲线的纵坐标为

质量m（或质量分数），向上表示质量增加，向下表示质量减小；横坐标为温度T或时间t，自左向右表

示温度升高或时间增长。

[来源：GB/T6425-2008，3.2.5]

3.3

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微商热重曲线derivativethermogravimetriccurve（DTGcurve）

由测得的TG曲线，以质量变化速率与温度（温度扫描型）或时间（恒温型）的关系曲线。当试样质

量增加时，DTG曲线峰向上；质量减少时，峰应向下。

[来源：GB/T6425-2008，3.2.6]

4测试原理

使用清洗剂对未与无机材料发生化学反应的改性剂进行清洗。使用红外光谱仪检测清洗液中改性剂

的特征基团，以确定清洗是否完全。

使用热重仪或同步热分析仪在相同的测试条件下检测规定温度范围内的改性前样品的热失重值和

改性后并清洗完全的样品的热失重值，这两个热失重值的差值即为接枝到材料上的有机物质量百分比，

与初始投入的有机物质量百分比相比，可计算得到接枝率。

清洗剂的选择和改性剂的化学性质相关，需要根据改性剂的类型进行清洗剂的选择。

5测试条件

测试条件要求如下：

a）室内温湿度：温度(10～30)℃，相对湿度≤70%。

b）室内无明显气流波动。

6试剂和材料

试验用试剂或材料要求如下：

a）清洗剂：

1）不与无机材料发生化学反应。

2）不与改性剂发生化学反应和互溶。

b）热失重测试反应气氛：合成空气。

7仪器和设备

涉及的主要仪器和设备如下：

a）热重仪或同步热分析仪：

1）温度范围：室温～1650℃。

2）升温速率：(0.001～50)℃/min。

b）傅里叶红外光谱仪：

1）配有ATR附件。

2）波数范围：(4000～400)cm-1。

c）电子天平：分度值为0.0001g。

d）离心机：转速不低于4500r/min。

e）红外灯：灯泡功率大于等于100w。

f）玛瑙研钵：直径大于等于90mm。

g）西林瓶：体积大于等于30mL。

h）移液枪：5mL。

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i）离心管：50mL。

j）巴斯德吸管：5mL。

8样品

样品要求如下：

a）样品状态：浆料、粉体。

b）要求改性前、后的浆料具有良好的分散性及稳定性，浆料体积大于5mL。

c）要求改性前、后的粉体保持良好的化学稳定状态，质量大于2g。

9测试步骤

9.1待测样品前处理

改性后样品应按如下步骤进行前处理：

a）向离心管或西林瓶中加入样品和清洗剂，制成悬浊液。

1）浆料样品的处理：浆料和清洗剂的体积比为浆料：清洗剂=1:(1～2)，清洗次数为（10～15）

次。

2）粉体样品的处理：粉体和清洗剂的质量比例为粉体：清洗剂=1:(10～15)，清洗次数为（5～

10）次。

b）以转速为(60～100)r/min，顺着一个方向旋转摇晃离心管或西林瓶，清洗待测样品至少3min。

c）等待悬浊液静置分层，若溶液长时间保持乳化状态则需使用离心机离心沉降，设定离心条件为

4500r/min离心(5～15)min，至完全分层。

d）取分层后上清液1mL，使用红外光谱ATR附件在不抽真空的环境下进行检测(背景为分析纯清

洗剂)，若其中不含有改性剂的特征基团，则认为清洗完成。

e）使用红外灯照射清洗完毕的样品，保持样品温度为(45±5)℃，持续(3～4)h，至样品完全干

燥，再用玛瑙研钵研磨烘干后的样品至无明显颗粒感，得到待测样品，并置于干燥皿中备用。

9.2空白样品前处理

按照9.1的规定处理改性前样品，得到空白样品。

9.3仪器参数设置

热重仪测试参数具体见表1。

表1仪器测试参数

起始温度终止温度气氛气氛流量保护气保护气流量升温速率

室温800℃空气40mL/min氮气20mL/min10℃/min

9.4仪器校准

a）热重仪器需进行质量示值重复性校准（按照JJG1135-2017的规定进行校准）：分别取1mg、

10mg、20mg砝码进行校准，1mg、10mg、20mg砝码的示值重复性的绝对值分别不能超过0.005

mg、0.014mg、0.024mg。

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b）热重仪器需进行质量示值误差校准（按照JJG1135-2017的规定进行校准）：分别取1mg、10

mg、20mg砝码进行校准，1mg、10mg、20mg砝码的示值误差的绝对值分别不能超过0.021mg、

0.030mg、0.040mg。

9.5测试次数

平行测试两次，结果取平均值。

9.6样品测试

a）用热重仪或同步热分析仪上的天平或已校准的外置天平（9.3）分别称取(10±2)mg的待测样

品（9.1）和空白样品（9.2）。

b）按照仪器使用说明进行操作。

10测试结果的表述与计算

分别对空白样品（9.2）和待测样品（9.1）的热重曲线作微商热重曲线（并平滑8次），定义起点失

重温度T0，选取800℃作为失重终点温度。使用仪器软件计算空白样品（9.2）质量变化值W0、待测样品

（9.1）质量变化值W1。根据质量变化即可求得接枝率。

接枝率计算公式参见附录A，测试示例参见附录B。

在重复性条件下获得的两次独立测定结果的相对偏差≤±4%。

相对偏差计算公式：相对偏差=[|单次测定值-平均值|/平均值]×100%。

11不确定度来源分析

接枝率不确定度来源分析如下：

）测量重复性与样品均匀性引入的不确定度。

auA

）仪器校准引入的不确定度。

buB

12试验报告

试验报告应当包括但不限于下列内容：

a）报告的唯一性标识(如编号)，委托单号；

b）委托单位的名称和地址；

c）实验室名称和地址；

d）样品描述，样品名称和批号，唯一性的明确标识；

e）样品接收日期，测试日期，报告日期；

f）测试所依据的标准的标识，包括名称及代号；

g）样品所用改性剂和清洗剂，前处理条件；

h）测试环境条件，仪器设备，仪器设备参数的描述，原始数据；

i）测试结果及表示，不确定度的说明；

j）报告签发人的签名；

k）测试结果仅对被测对象有效的声明；

l）未经实验室书面批准，不得部分复制报告的声明；

m）测试过程中的任何异常现象或本标准的变化。

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附录A

（资料性）

接枝率计算公式

A.1接枝率计算公式

接枝率应按公式（A.1）进行计算：

接枝率%（A.1）

W1−W0

式中：=100%−W0×100

——空白样品（9.2）（改性前）T0～800℃的热失重值，单位为%；

——待测样品（9.1）（改性后）T0～800℃的热失重值，单位为%。

W0

计算结果保留至小数点后两位，数值修约按照GB/T8170进行。

W1

A.2选择方法

aT）0若该范围内样品DTG曲线在(200～300)℃与X轴平行，则定义该平行线段的中点对应的温度为

T0（图A.1）。

T0

图A.1在（200～300）℃，DTG曲线与X轴平行时T0点的选择

b）若该范围内样品DTG曲线在（200～300）℃与X轴不平行，并且在室温～200℃出现变化的绝

对值大于0.2%/min，则定义（200～300）℃中曲线凸点或X轴相平行的温度为T0（图A.2）。

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T0

图A.2在（200～300）℃，DTG曲线与X轴不平行时T0点的选择

根据样品DTG曲线的情况定义起点温度T0，要求改性前后的T0选择要完全相同。

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附录B

（资料性）

接枝率测试示例

B.1样品前处理

样品为改性前和改性后的浆料。取5mL改性前浆料和5mL清洗剂加入一个西林瓶中，另取5mL

改性后浆料和5mL清洗剂加入另一个西林瓶中。以转速100r/min，顺着一个方向旋转摇晃西林瓶，

清洗待测样品3min，以4500r/min离心5min后取下层浆料，重复上述清洗步骤15次。取上清液石

油醚清洗试剂，通过观察红外谱图上硅烷偶联剂的特征基团判定是否有硅烷偶联剂，方法是在波数

(1200～1100)cm-1范围内，当红外谱线平滑且透过率大于95%时，判定不含有硅烷偶联剂。使用红外灯

照射清洗完毕的下层浆料并保持下层浆料温度为(45±5)℃，持续3h后样品完全干燥。使用玛瑙研钵

研磨干燥样品至无明显颗粒感后放入干燥皿中待测。

经过清洗的改性后样品为待测样品，清洗后的改性前样品为空白样品。

注：改性剂为硅烷偶联剂时，优选的清洗剂为分析纯油醚（60～90）或其他弱极性有机试剂，且沸点低于150℃。

B.2仪器参数设置

热重仪测试参数见表1。

B.3样品测试

用校准过的同步热分析仪内置天平分别称取并测试待测样品和空白样品。

B.4测试结果

平行测试两次的热重谱图如B.1和B.2所示。计算结果如表B.2所示。

表B.2接枝率计算结果

W1W0接枝率平均值相对偏差

样品

（%）（%）（%）（%）（%）

平行样一10.838.982.03

1.982.83

平行样二10.648.891.92

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图B.1平行样一的TG和DTG谱图

图B.2平行样二的TG和DTG谱图

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附录C

（资料性）

测试原始记录格式示例

报告编号：

委托单号样品编号检测依据

设备名称设备编号设备型号检定/校准有效期至环境条件

温度℃，相对湿度%

①样品状态：；样品与清洗剂的比例：

前处理条件②转速：r/min；清洗时间：min；离心时间：min

③红外波数范围：cm-1；透过率：%

起始温度：；终止温度：；升温速率：

测试条件