ISO 5794-12022 橡胶配合剂.沉淀水合二氧化硅.第1部分非橡胶试验标准立项发展报告

橡胶配合剂沉淀水合二氧化硅第1部分：非橡胶试验标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Rubbercompoundingingredients—Silica,precipitated,hydrated—Part1:Non-rubbertests摘要关键词：沉淀水合二氧化硅；白炭黑；橡胶配合剂；非橡胶试验；国际标准；ISO5794；测试方法一、引言沉淀水合二氧化硅（Precipitatedhydratedsilica），商业上习称"白炭黑"，是一种白色无定形粉末状化工原料，具有高比表面积、优异化学稳定性和良好分散性等特点。在橡胶工业中，白炭黑与炭黑并列为两大补强填充材料，尤其在与硅烷偶联剂配合使用后，能够显著降低轮胎的滚动阻力、提高湿路面抓着力，因此被广泛应用于绿色轮胎、高性能橡胶制品、鞋底材料、输送带及电线电缆等领域。国际橡胶研究组织（IRSG）数据显示，全球白炭黑年产量已超过250万吨，且以年均4%—5%的速度持续增长。白炭黑的产品质量受制备工艺（沉淀反应条件、干燥方式等）影响显著，不同批次产品的比表面积、pH值、水分含量等关键指标存在差异，而上述指标对橡胶混炼工艺、硫化特性及最终制品性能具有决定性影响。为确保产品品质一致性、规范国际贸易，建立科学统一的检测方法标准至关重要。ISO5794-1:2022《橡胶配合剂沉淀水合二氧化硅第1部分：非橡胶试验》是该领域最重要的国际标准之一。该标准规定了除橡胶混炼试验之外的各项理化性能试验方法，为全球范围内白炭黑的生产控制、质量评价和贸易仲裁提供了统一技术准则。深入分析和解读该标准，对于我国白炭黑行业把握国际标准动态、完善国内标准体系、提升产品质量水平具有重要的现实意义。二、标准概述2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|ISO5794-1:2022||标准名称|橡胶配合剂沉淀水合二氧化硅第1部分：非橡胶试验||英文名称|Rubbercompoundingingredients—Silica,precipitated,hydrated—Part1:Non-rubbertests||标准状态|现行||发布机构|国际标准化组织（ISO）||技术归口|ISO/TC45（橡胶与橡胶制品技术委员会）/SC3（橡胶配合剂分技术委员会）||ICS分类号|83.040.20（橡胶合成配料）||发布日期|2022年6月||替代版本|ISO5794-1:2010||语言|英语|2.2标准性质与定位ISO5794-1:2022属于方法标准，规定了沉淀水合二氧化硅的系列非橡胶试验方法，旨在为全球范围内该产品的质量评价提供统一的技术依据。标准中涉及的试验项目涵盖二氧化硅的化学组成、物理性质等，是判断产品是否满足橡胶工业应用要求的基本检测手段。该标准与ISO5794-2（橡胶试验）部分互为补充，共同构成完整的沉淀水合二氧化硅评价标准体系。三、标准制定的背景与立项依据3.1产业发展需求沉淀水合二氧化硅是橡胶工业重要的补强材料。据中国橡胶工业协会统计数据，2023年我国白炭黑产量约为200万吨，占全球总产量的45%以上，已成为全球最大的白炭黑生产国和消费国。其中沉淀法白炭黑占比超过90%，广泛应用于子午线轮胎、工程轮胎、输送带、胶鞋等橡胶制品中。随着全球对轮胎燃料效率要求的不断提高，欧盟轮胎标签法规（EC1222/2009）及后续修订版本对轮胎滚动阻力、湿地抓着力、滚动噪声提出了分级要求，推动"绿色轮胎"成为行业发展的主流方向。白炭黑/硅烷偶联剂补强体系作为绿色轮胎的核心技术路线之一，其用量持续攀升。国际橡胶研究组织预测，到2030年全球白炭黑需求量将达到350万吨。在此背景下，建立科学、准确、可操作的测试方法标准，对保障产品品质、促进产业健康发展具有重要的支撑作用。3.2标准修订的必要性ISO5794-1:2010版本自发布以来，已实施十余年。在此期间，白炭黑的生产技术不断进步，产品品种日益丰富，纳米级高比表面积白炭黑、高分散性白炭黑等新产品相继问世。同时，分析测试技术也取得了长足发展，如激光粒度分析、氮吸附法比表面积测定（BET法）等先进测试手段已得到广泛应用。原版标准中的部分测试方法和技术指标已难以完全适应新的技术和市场需求，亟需进行修订和完善：（1）比表面积测定方法需进一步细化。随着高分散性白炭黑产品的推广，CTAB法（十六烷基三甲基溴化铵吸附法）和BET法在测试精度和操作细节上需要更加明确的技术规范。（2）pH值测定方法需统一试样制备条件。不同浓度、不同温度条件下测得的pH值存在较大差异，需明确统一的试验条件以保证测试结果的可靠性。（3）标准需要增加新的技术内容。如对灼烧减量的测定条件和温度控制进行优化，以适应不同用途产品的质量评价需求。3.3标准修订的法规与政策背景国际标准化组织高度重视橡胶配合剂领域的标准化工作，ISO/TC45/SC3分技术委员会专门负责橡胶配合剂相关标准的制修订工作。近年来，欧盟REACH法规、全球化学品统一分类和标签制度（GHS）等法规的实施，进一步强化了对橡胶化学品质量控制的一致性要求。同时，国际标准化组织持续推动"更简单、更快捷、更完善"的标准制定策略，强调标准应反映最新技术水平并满足市场需求。四、标准主要内容与技术要点ISO5794-1:2022共包含以下主要技术内容，为沉淀水合二氧化硅产品的质量控制和性能评价提供了全面的测试方法体系：4.1范围与规范性引用文件标准明确了适用范围——适用于沉淀法生产的含水二氧化硅（沉淀水合二氧化硅），不包括气相法二氧化硅、硅胶等其他形态的二氧化硅产品。规范性引用文件方面，标准引用了ISO5794-2（橡胶试验部分）、ISO1124（橡胶配合剂取样方法）、ISO5790（无机化工产品氯化物含量测定通用方法）等相关国际标准。4.2采样与试样制备标准规定，沉淀水合二氧化硅的采样按照ISO1124执行，要求保证样品的代表性和均匀性。对试样制备，标准明确了烘干条件、试样存放要求以及不同试验项目对试样状态的不同需求。合理的采样和试样制备是获得可靠测试结果的前提，标准对此部分给予了充分的重视。4.3主要试验方法（1）比表面积测定比表面积是衡量沉淀水合二氧化硅补强性能最核心的指标之一。标准规定了采用BET氮吸附法（ISO9277）测定总比表面积，同时给出了CTAB法测定外表面积的详细试验程序。两种方法互为补充，BET法反映包括微孔在内的总比表面积，而CTAB法由于CTAB分子尺寸较大，仅能反映外表面，两者之差可用于评估产品内部微孔结构的发育程度。标准规定比表面积的测定结果以m²/g表示，并明确了脱气条件、吸附温度、相对压力范围等关键参数。（2）pH值测定pH值是反映白炭黑酸碱性及表面化学性质的重要指标。标准规定了采用pH计法测定，明确了试样浓度为5%（质量分数）的水悬浮液，在规定的温度和搅拌条件下测定。标准特别强调了水的质量要求（电导率不大于0.5mS/m的蒸馏水或去离子水）、悬浮液制备的均一性控制以及仪器的校准要求，以保证测定结果的准确性。（3）加热减量（水分含量）测定标准规定了在105℃±2℃条件下加热至恒重测定水分含量（加热减量）的方法。沉淀水合二氧化硅具有较高的吸湿性，其含水量的变化会影响混炼加工性能和称量配比的准确性。标准对干燥时间、干燥器冷却方式和称量精度作出了明确要求。（4）灼烧减量测定灼烧减量反映的是高温（通常为1000℃±25℃）条件下，除水分之外有机物、结构水和化学结合水的总损失量。该指标可以间接反映白炭黑产品的结构特性及有机表面处理程度。标准对灼烧温度控制精度、灼烧时间和冷却方式做了详细规定。（5）杂质含量测定标准规定了沉淀水合二氧化硅中氯化物、硫酸盐、铁、重金属等杂质含量的测定方法。杂质含量直接影响白炭黑在橡胶制品中的使用安全性，尤其是与食品接触的橡胶制品更为关键。铁含量测定采用邻菲啰啉分光光度法；氯化物含量采用硝酸银比浊法；硫酸盐含量采用硫酸钡比浊法。新版标准对检测限和精密度提出了更高要求。（6）其他物理性能测定包括表观密度（松密度、压实密度）测定、筛余物（45μm筛）测定、45μm筛通过率、二氧化硅含量测定等辅助评价指标，这些指标对于评估产品的加工性能、储存稳定性和批次一致性具有参考价值。4.4与2010版标准的主要技术变化ISO5794-1:2022替代了2010年版，在以下方面进行了重要修改：（1）比表面积测定：采用最新版ISO9277（BET法）作为引用依据；扩展了适用于高比表面积产品（＞200m²/g）的测试条件说明；对脱气温度和时间的设定给出了更灵活的指导原则。（2）CTAB法优化：对CTAB吸附试验中的试剂浓度、振荡时间、离心条件进行了细化和优化，提高了测试的精密度和实验室间再现性。（3）pH值测定条件明确：规定了pH测定中悬浮液的均匀化处理方式，明确了读数稳定时间的判定标准。（4）增加了规范性附录：提供了关于试样预干燥处理、天平精度要求、实验室环境条件控制等方面的补充技术说明。（5）编辑性修改：根据ISO/IEC指令第2部分的最新要求，对标准的结构、表述和引用文件进行了全面更新。五、修订单位与技术贡献5.1ISO/TC45/SC3技术委员会概况ISO/TC45（橡胶与橡胶制品技术委员会）成立于1952年，是国际标准化组织下设的专门负责橡胶及橡胶制品领域标准化的技术委员会。TC45下设若干分技术委员会和工作组，其中SC3（Rubbercompoundingingredients，橡胶配合剂分技术委员会）具体负责橡胶配合剂（包括硫化剂、促进剂、防老剂、填充剂等）的标准化工作，秘书处由印度承担（2020年起，此前由马来西亚承担）。5.2主要起草单位ISO5794-1:2022由ISO/TC45/SC3/WG13工作组负责修订，工作组召集人来自法国，成员国包括中国、美国、德国、日本、印度、马来西亚等主要橡胶化学品生产国。其中，中国作为白炭黑生产和消费大国，在标准修订过程中发挥了重要作用。我国参与该标准修订的单位主要包括：中昊黑元化工研究设计院有限公司（原中橡集团炭黑工业研究设计院），作为国内橡胶用无机填料领域最权威的科研院所之一，主导或参与了多项白炭黑相关的国家标准和行业标准的制修订工作，是该标准中国技术归口单位——全国橡胶与橡胶制品标准化技术委员会（SAC/TC35）的重要成员单位。该院在标准修订过程中主要贡献包括：（1）组织国内白炭黑骨干企业开展实验室间比对试验，为CTAB法和BET法测试精密度数据的确定提供了大量基础数据；（2）针对高比表面积白炭黑产品（比表面积达200m²/g以上）的测试条件优化提出了技术建议；（3）结合国内沉淀水合二氧化硅的生产实际和应用经验，在pH值测定条件统一化、灼烧减量温度控制精度等方面提出了建设性意见；（4）承担了部分标准条款的中文翻译和技术验证工作。此外，国内积极参与该标准修订的机构还包括：江西黑猫炭黑股份有限公司、确成硅化学股份有限公司、福建远翔新材料股份有限公司（均为国内白炭黑行业龙头企业）、北京橡胶工业研究设计院有限公司、四川大学高分子科学与工程学院等。5.3国际协作标准修订过程中，各国专家围绕CTAB法的操作细节、pH值测定的样品浓度等关键问题进行了多轮讨论。工作组在2019年组织了全球范围的循环比对试验（round-robintest），来自中国、法国、德国、日本、泰国、印度等6个国家的12个实验室参加了对比验证，为确定各试验方法的精密度数据提供了重要技术支撑。六、标准与国内标准的衔接6.1国内标准现状我国白炭黑领域现行有效的国家标准为GB/T32678-2016《橡胶配合剂沉淀水合二氧化硅》，该标准由全国橡胶与橡胶制品标准化技术委员会（SAC/TC35）归口。GB/T32678修改采用ISO5794-1:2010，并结合国内实际情况做了适当调整，如增加了部分产品等级的技术要求。2024年，国家标准化管理委员会已下达计划，启动GB/T32678的修订工作，拟同步采用ISO5794-1:2022的最新版本。修订后的国家标准将进一步完善沉淀水合二氧化硅的试验方法体系，更好地服务于我国白炭黑产业的质量控制需求。6.2标准应用建议鉴于ISO5794-1:2022已正式发布实施，建议国内相关单位：（1）及时跟踪并研究新版国际标准的技术变化，做好国内标准的修订衔接工作；（2）加强对新标准中CTAB法、BET法等关键测试方法的验证和推广应用；（3）积极参与国际标准化活动，在后续标准修订中进一步提升我国的话语权和影响力；（4）引导白炭黑生产企业和下游橡胶制品企业按照新版标准的要求完善内部质量控制体系。七、结论与展望ISO5794-1:2022《橡胶配合剂沉淀水合二氧化硅第1部分：非橡胶试验》的发布实施，为全球沉淀水合二氧化硅产品的质量检测和技术评价提供了更科学、更完善的技术依据。该标准的修订充分反映了近年来白炭黑产业的技术进步和市场需求变化，在比表面积测定、CTAB法优化、pH值测定条件统一化等方面实现了重要技术升级。标准中规定的各项试验方法涵盖了从化学组成到物理性质的全方位评价维度，为白炭黑产品在绿色轮胎、高性能橡胶制品等领域的质量保证提供了坚实支撑。展望未来，随着纳米技术、表面改性技术的快速发展，新型功能性二氧化硅产品将不断涌现，对标准体系提出更高要求。建议持续关注以下方向：（1）纳米级二氧化硅粒度分布测定方法的标准化；（2）改性二氧化硅（如硅烷偶联剂预处理的疏水性产品）评价方法的研究；（3）在线检测技术（如近红外光谱法）在质量快速评价中的应用探索；（4）标准中引入更多绿色环保指标。我国作为全球最大的白炭黑生产国和消费国，应进一步深化对国际标准的参与程度，加强产学研用的有机结合，推动自主创新成果向国际标准的转化，为全球白炭黑标准化事业贡献更多的中国智慧和中国方案。参考文献[1]ISO5794-1:2022,Rubbercompoundingingredients—Silica,precipitated,hydrated—Part1:Non-rubbertests[S].Geneva:ISO,2022.[2]ISO5794-1:2010,Rubbercompoundingingredi