[发明专利]一种炭黑在橡胶中分散性的测量方法

说明书

本发明公开了一种炭黑在橡胶中分散性的测量方法，包括如下步骤：采用冷冻超薄切片机对橡胶进行切片制得平整截面，再将所述平整截面进行AFM扫描获得相图，然后将所述相图转换为二值化图像作为膨胀处理的原始图像；最后将所述原始图像膨胀不同像素点得到炭黑聚集体距离。本发明具有检测方法简单易行、成本低廉，检测结果精确度高、准确性好、稳定性好，可以作为标准执行，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及炭黑的检测方法技术领域，特别的涉及一种炭黑在橡胶中分散性的测量方法。

背景技术

炭黑是由气态、液态烃类等物质经不完全燃烧或裂解生成，它最早出现在我国3000多年以前，主要应用于油墨领域。现在炭黑的种类繁多，其中90％以上是用于橡胶行业，其余则用于涂料、塑料以及导电剂等行业。它主要作为橡胶的补强剂和填充剂，可以提高橡胶的拉伸强度、撕裂强度及耐磨耗等性能。炭黑在橡胶中的分散度的高低直接影响到胶料的物理机械性能和后续加工性能，乃至橡胶产品质量和使用寿命。因此，炭黑在橡胶中的分散性是评价炭黑性能的重要指标。

测定炭黑的分散度主要是通过人工识别，即研究者根据观察或拍摄到的图像与已有的标准图像进行对比来判断。我国橡胶行业制定了GBT6030-2006标准，即《橡胶中炭黑及炭黑/二氧化硅分散得评估-快速比较法》，规定了评估橡胶中炭黑和炭黑/二氧化硅的宏观分散程度的定性、快速比较的目测试验方法并确立了一套分为1～10级标准图片来定级。但是，这不能避免人的主观因素，使得测定的分散精度低，工作量大，并且得到的数据不稳定。而自动识别主要通过采用图像处理技术和分散度识别软件，实现对炭黑分散度等级自动判别，虽然其判别方法更为高效，但是不能显示出不同炭黑在橡胶中的分散性而且不够稳定。

为了解决上述问题，WANG.C.C在测试炭黑聚集体间距将所有的炭黑聚集体一步步像素扩大，即每一次膨胀都是在前一次膨胀结束后得到的图像的基础上进行膨胀，计算每一步炭黑聚集体的数量，即可得到炭黑聚集体的间距，本文中将这种方法又称为逐步膨胀法，简称逐步法。但该方法由于将所有聚集体一步步扩大会造成比较大的误差，特别是多次膨胀后得出的聚集体间距与实际聚集体间距差距较大。因此，对炭黑分散度的定量分析以及提高分散度的稳定性和精确度仍然是目前深入研究的课题和发展方向。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种炭黑在橡胶中分散性的测量方法，解决现有炭黑分散度的测量方法存在稳定性和精确度不佳的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种炭黑在橡胶中分散性的测量方法，包括如下步骤：采用冷冻超薄切片机对橡胶进行切片制得平整截面，再将所述平整截面进行AFM扫描获得相图，然后将所述相图转换为二值化图像作为膨胀处理的原始图像；最后采用一步法得到炭黑聚集体距离，所述一步法是将所述原始图像中所有炭黑聚集体同时向周围膨胀不同像素点，具体包括如下步骤：

1)检测原始图像中炭黑聚集体个数；

2)将原始图像中所有炭黑聚集体同时向周围膨胀1个像素点后，检测膨胀后图像中炭黑聚集体相对于原始图像减少的个数，即为炭黑聚集体距离为2倍膨胀像素的个数；

3)将原始图像中所有炭黑聚集体同时向周围膨胀2个像素点后，检测膨胀后图像中炭黑聚集体相对于前一步骤减少的个数，即为炭黑聚集体距离为2倍膨胀像素的个数；

4)重复步骤3)每次多膨胀1个像素点，直至炭黑聚集体变为1个为止，即得到所有炭黑聚集体距离。