ICS 27.220 CCS G 49
团 体 前 标 准
T/CRIA 20004—2024
石墨化炉专用炭黑
Carbon black for graphitization furnace
2024-08-05发布 2024-11-01实施
中国橡胶工业协会
前 言
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国橡胶工业协会提出并归口。
本文件起草单位：江西三三零碳材料科技有限公司、内蒙古恒科新材料科技有限公司、江西宁新新 材料股份有限公司、江西黑猫炭黑股份有限公司、龙星化工股份有限公司、山西盛达威科技有限公司、 山西安仑化工有限公司、山西三强新能源科技有限公司、新疆峻新化工股份有限公司、云南云维飞虎化 工有限公司、贝特瑞(四川)新材料科技有限公司、湖南中科星城石墨有限公司、贵州长宇新材料有限公 司、青岛德固特节能装备股份有限公司。
本文件主要起草人：丁丽萍、张小华、蒋新良、王腾师、皮涛、陶振友、李海航、刘金平、陈开林、牛嘉豪、 梁智彪、马宝亮、朱连超、魏振文、胡春雷、侯利恒、邓碧云、刘玉玺、胡琪、李江标、田家利、李龙辉、崔庆渊、 李富宾、王志勇、单兵凯、乔习学、李义彬、薛亚磊、金延超、姚新放。
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石墨化炉专用炭黑
1 范 围
本文件规定了石墨化炉专用炭黑的技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、贮存和运输。
本文件适用于负极材料石墨化加工用石墨化炉炉底保温填充专用炭黑，其他石墨化炉保温填充材 料可参照执行。
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手本文件，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/T 3778 橡胶用炭黑
GB/T 3780.1 炭黑第1部分：吸碘值试验方法
GB/T 3780.8 炭黑第8部分：加热减量的测定
GB/T 3780.10 炭黑 第10部分：灰分的测定
GB/T 3780.12 炭黑 第12部分：杂质的检查
GB/T 3780.14 最黑 第14部分：硫含量的测定
GB/T 37819 乙炔炭黑第9部分：电阻率测定
GB/T 3782 乙燠炭黑
GB/T 7044 色素炭黑
GB/T7047 色 素 黑 挥发分含量的测定
3 术语和定义
GB/T 3778 、GB/T 3782界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
电阻率石墨化衰减率 resistiity grapnization attenuation rate
炭黑在石墨化炉中作为炉底填充料的应用时，以百分比为单位表示的炭黑电阻率的衰减程度。
4 技术要求
石墨化炉专用炭黑技术要求见表1。
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表 1 石墨化炉专用炭黑技术要求
5 试验方法
5.1 吸碘值的测定应按GB/T 3780.1的规定进行。
5.2 挥发分的测定应按 GB/T 7047的规定进行。
5.3 硫分的测定应按GB/T 3780.14 的规定进行。
5.4 粉体电阻率的测定应按GB/T 3781.9的规定进行。
5.5 电阻率石墨化衰减率的测定应按附录A 进行。
5.6 加热减量的测定应按GB/T 3780.8的规定进行。
5.7 灰分的测定应按GB/T 3780.10 的规定进行。
5.8 杂质的测定应按GB/T 3780.12 的规定进行。
6 检验规则
6.1 组批核采样
样品组批和采样按GB/T 7044的规定进行。
6.2 出厂检验
产品出厂检验项目包括表1中所列全部要求项目。
6.3 型式检验
有下列情况之一时，应按照表1规定的检验项目进行型式检验：
a) 客户要求应用时;
b) 产品储存3个月以上应用时;
c) 产品停产超过3个月时;
d) 产品技术状态发生重点变化时。
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6.4 判定规则
6.4.1 根据样品检验结果对样品批次产品的质量水平进行判定。
6.4.2 检测项目未达到技术指标，允许取双倍样品进行复检。复检结果达到技术指标要求的，判定为 合格;否则，判定为不合格。
7 包装、标志、贮存和运输
样品的包装、标志、贮存和运输应按GB/T 7044的规定进行。
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附 录 A
(规范性)
电阻率石墨化衰减率测定方法
A.1 概述
炭黑粉体电阻率石墨化衰减率测定装置(以下简称测定装置)是测定压缩成环形圆柱筒内的炭黑试 样的电阻率降低变化数值，通过计算直接读出电阻率石墨化衰减率。
A.2 原理
在炭黑作为炉底填充料重复使用的过程中，其耐热、隔热的性能逐渐衰减。炭黑经多次石墨化以 后，当其电阻率低于900μΩ ·m 时，将降低耐热隔热性能，并且导电性能增强，不能满足炉底填充料的 使用要求，此时应更换新的炉底填充料。测定装置模拟炭黑产品在石墨化炉应用过程中的场景，通过试 验数据处理定量表征炭黑产品的应用性能。
本附录列举的测定装置是一种类似于石墨化炉模型的电热装置，两端安装有石墨电极，将炭黑试样 填满于该装置的环形圆筒内，在两端电极上接380 V电压对该装置进行瞬间通电，可在该装置的炭素棒 中心瞬间产生2700℃±100℃的高温;根据欧姆定律和电热效应，可对装置中的试样炭黑进行电热石 墨化处理，经过石墨化处理后的炭黑，其电阻率和耐热隔热性能不断降低，通过计算每一次电阻率降低 的数值，核算出炭黑粉体电阻率石墨化衰减率。
试验过程中每次炭黑的电阻率石墨化衰减程度按公式A.1) 计算：
式中：
Vn— 第 N 次石墨化后炭黑的电阻率石墨化衰减率;
………………
……(A.1)
Sn-1—— 第 N 次石墨化处理前的炭黑电阻率值单位为微欧米( pΩ·m); Sn —— 第 N 次石墨化后的炭黑电阻率值，单位为微欧米(μΩ ·m);
N ——炭黑样品在测定装置中进行石墨化的次数，单位为次。
炭黑样品石墨化衰减率按公式( A.2) 计算：
…………………………(A.2)
式中：
V——电阻率石墨化衰减率%。
A.3 仪器
A.3.1 分析天平，分度值为1mg。
A.3.2 炭黑粉体电阻率的石墨化衰减率测定装置见图A.1。
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单位为毫米
a) b)
标引序号说明：
1——凹槽型测试台;
2——圆柱型电阻率测定器;
3——铜片电极;
4— 圆柱形碳素棒柄;
5—380 电弧发生器
6——石英砂衬底板;
7——炭黑试样;
8 圆柱形碳素棒;
9— 环 形 碳 毡 外 壳 。
图 A.1 炭黑电阻率石墨化衰减率测试装置示意图
A.4 试验条件
试验条件为室内温度23℃±2℃,相对湿度50%±5%。
A.5 试验步骤
A.5.1 取样：按照GB/T 7044的取样方法进存取样并选取约70kg 样品放入不锈钢桶中备用。
A.5.2 粉碎：将炭黑样品干燥后，按照炭黑pH 值的检测方法，利用粉碎机或研钵和研杵将炭黑试样粉 碎至0.5 mm 以下。
A.5.3 过筛：将粉碎后的炭黑样品分别过32 目(筛网孔径约0.5 mm) 筛网和48目(筛网孔径约 0.3 mm) 筛网，选取过筛后的炭黑微粒60 kg 试样作为石墨化处理的样品放入不锈钢桶中备用。
A.5.4 初始电阻率测定：用过筛后的炭黑按照 GB/T 3781.9的规定测定初始电阻率。
A.5.5 电热石墨化处理：将一定量过筛后的炭黑试样装满电阻率石墨化衰减率测定装置(见图 A.1) 的 环形圆柱筒，并夯实挤压排出空气，将装置两端炭素棒柄上的铜片电极接通380 V 电源，通电2 min 后 断电，通电过程中电阻率为150μΩ ·m 的炭素棒中心会根据电热效应产生2700℃±100℃的高温，从 而对环形圆柱筒内的粉体炭黑产生电热石墨化效应。断电5 min 后再次通电2 min, 以此类推，反复对 环形圆柱筒内的粉体炭黑样品进行5次电热石墨化处理。这样处理后的粉体炭黑试样即为一次石 墨化。
A.5.6 电阻率石墨化衰减率测定与计算：
a) 第1次石墨化处理后，待电阻率石墨化衰减率测定装置内的粉体炭黑自然冷却至23 ℃±2℃,取
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出环形圆柱筒内的部分粉体炭黑样品并按 A.5.4 测定其电阻率，记录电阻率数值S₁, 此电阻 率数值作为第一次石墨化处理后的电阻率，其数值也等于第二次石墨化处理前的电阻率，同时 按照计算公式( A.1) 计算炭黑第一次石墨化衰减率数值V₁ 的值。
b) 再将测定电阻率数值S₁ 后的炭黑作为试样，按 A.5.5 重新装入电阻率石墨化衰减率测定装 置，将炭黑试样进行第2次电热石墨化处理，并按a) 的步骤测出电阻率数值S₂, 按照计算公式 (A.1) 计算炭黑第二次石墨化衰减率数值V₂ 的值。
c) 依此类测，分别测出炭黑试样的电阻率数值S₃ 、S₄ 、S₅……的数值，并根据计算公式( A.1) 分 别计算炭黑第三、四、五……次石墨化衰减率数值V₃、V₄、V₅……的值。
A.5.7 按照 A.5.5 和 A.5.4 的操作方法测定第三次，第四次……直到第N 次测定电阻率数值小于 900μΩ ·m 时即Sn 小于900 μΩ ·m 时，停止试验操作。N 的数值越大，说明炭黑试样电阻率的石墨 化衰减率越低，炭黑重复使用的效益越好。
A.6 计算结果
根据试验过程中计算的石墨化处理次数N 以 及 第N 次的石墨化衰减率数值Vɴ, 按照公式( A.2) 求取石墨化衰减率Vn 的加权平均值V 作为技术指标中电阻率石墨化衰减率的数值进行样品最终质量 指标的评判。
允许差：同一炭黑试样的检测结果之差不超过5%。
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