(高清版)GB∕T 38396-2019 焦化瀝青類產(chǎn)品 中間相含量的測(cè)定 光反射顯微分析方法

ICS71.080焦化瀝青類產(chǎn)品中間相含量的測(cè)定光反射顯微分析方法國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)IGB/T38396—2019本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)煤化工標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC469)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：寶武炭材料科技有限公司、北京歐波同光學(xué)技術(shù)有限公司、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院。1GB/T38396—2019焦化瀝青類產(chǎn)品中間相含量的測(cè)定光反射顯微分析方法1范圍本標(biāo)準(zhǔn)適用于改質(zhì)瀝青、高軟化點(diǎn)瀝青(超硬質(zhì)瀝青)、中間相瀝青、中間相炭微球等中間相含量的測(cè)定。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T2000焦化固體類產(chǎn)品取樣方法GB/T2294焦化固體類產(chǎn)品軟化點(diǎn)測(cè)定方法3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1由碳和氫組成的復(fù)雜的芳香族有機(jī)化合物，通常是主要相且是連續(xù)相。在室溫下，各向同性相呈玻中間相mesophase當(dāng)分子大小、形狀和分布有利時(shí)從母相基體中形成的光學(xué)各向異性液晶狀碳質(zhì)相。在正交偏振光注1:中間相的形成過程遵循以下規(guī)律：光學(xué)各向同性的瀝青在一定溫度下(通常在350℃~450℃下)發(fā)生分解反應(yīng)和縮聚反應(yīng)，形成以縮合稠環(huán)芳香族結(jié)構(gòu)為主體的液晶，在表面張力作用下，形成中間相小球(二次QI)。當(dāng)長(zhǎng)大后的中間相小球相互靠近時(shí)，各球體內(nèi)的扁平大分子層面彼此插入，融并后形成中間相復(fù)球。當(dāng)復(fù)球增大到表面張力無法維持其球形時(shí)，發(fā)生形變以至解體形成流動(dòng)態(tài)的各向異性區(qū)域。隨著中間相含量的增加，最后形成中間相大融并體。見圖3a)～圖3d)燒即得中間相炭微球。2GB/T38396—2019L.L.cngth=24.1611各向同性和中間和中間相原生喹啉不溶物(PQ1)圖1煤瀝青的各向同性相和中間相(200倍)圖2煤瀝青的PQI和中間相(加入一級(jí)紅λ插片1000倍)a)瀝青(光學(xué)的同向性)b)形成二次QI(中間相小球/光學(xué)的異向性)c)中間相小球融并/光學(xué)的異向性d)中間相結(jié)合/光學(xué)的異向性3GB/T38396—20193.3在焦?fàn)t裝煤爐頂空間有機(jī)成分熱解產(chǎn)生的炭黑類固體相，其單個(gè)的球狀粒子通常直徑小于2μm,相對(duì)較硬，在明亮的入射光線下顯示輪廓，在各向同性相中浮雕狀突出，旋轉(zhuǎn)360°時(shí)該干涉圖像保持將待測(cè)樣品破碎至特定粒度大小后用樹脂包裹，或者將待測(cè)的熔化樣品(或?qū)⒐腆w加熱熔化)倒入模具中。包裹的或成型的樣品被磨平拋光成平整的表面，用于反射光偏光顯微鏡檢測(cè)。通過對(duì)符合統(tǒng)計(jì)要求的足夠數(shù)量點(diǎn)或面積的觀察，按各向異性的中間相和各向同性相灰度的不同來測(cè)定瀝青中間相數(shù)量和大小。5.1樹脂和固化劑：凡滿足以下要求的冷鑲嵌樹脂黏結(jié)體系都可以使用。a)樹脂固化體系可在室溫下固化，并且在室溫下易于傾倒；b)樹脂和瀝青要有最小的互溶性，最初的樹脂應(yīng)是透明的；c)樹脂固化的放熱量不會(huì)將瀝青熔化；d)樹脂在研磨拋光后，能得到完全平整的表面；e)在顯微鏡下用亮場(chǎng)照射時(shí)，瀝青和樹脂要形成鮮明對(duì)比。5.2成型磨具：橡皮彈性模具或塑料環(huán)，直徑25mm或32mm,其中橡皮彈性模具可多次重復(fù)利用，尺5.4拋光料：粒徑大小為3μm的金剛石化合物和粒徑大小為0.05μm的氧化鋁(或氧化鎂)粉末或懸5.5磨盤覆蓋物：背面有防水黏結(jié)劑的棉、絲和化纖材料的豐富細(xì)毛布，主要與金剛石、氧化鋁等研磨劑配合使用。5.6浸油：與物鏡有相近折射率的油。5.7橡皮泥或黏土：具有一定柔韌性和黏性。5.8光滑金屬板或玻璃。5.9載玻片。6儀器6.1反射光偏光顯微鏡：所有的光學(xué)組件(物鏡、目鏡、偏光器和分析器)應(yīng)確保在正交偏振光下放大倍數(shù)為400倍～500倍的情況下能夠?qū)Ω蓸悠愤M(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于放大倍數(shù)大于500倍的，應(yīng)使用油浸式物鏡；這種顯微鏡應(yīng)配有可將樣品旋轉(zhuǎn)360°的圓形平臺(tái)，這種平臺(tái)應(yīng)可以使樣品在兩個(gè)正交方向按設(shè)定的固定增量被推進(jìn)；顯微鏡的目鏡應(yīng)配有網(wǎng)格或十字線。6.2熔樣設(shè)備：空氣浴、電熱鼓風(fēng)干燥箱、可調(diào)封閉電爐或其他加熱設(shè)備；空氣浴應(yīng)滿足GB/T2294有GB/T38396—2019關(guān)熔樣設(shè)備的要求。6.3研磨和拋光設(shè)備：帶一個(gè)或幾個(gè)磨盤，能夠?qū)r青樣品放置其上進(jìn)行研磨、拋光至平整，表面無擦痕，直徑200mm～210mm,轉(zhuǎn)速150r/min～400r/min(推薦帶有固定樣品的附加裝置)。6.4樣品清潔器：在樣品磨碎和拋光的不同階段需要一些裝置對(duì)樣品進(jìn)行清洗，這些裝置可以是超聲6.5壓平器。7試樣的采取和制備7.1試樣的采取按GB/T2000的規(guī)定進(jìn)行。較大顆粒：將待測(cè)固體瀝青樣品敲碎至粒徑約10mm～20mm;細(xì)顆7.2試樣的準(zhǔn)備如果固體樣品含有水(如水下成型后中間包裹水分),需將待測(cè)樣品在60℃以下風(fēng)干，或者在電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥。如果不含水可以略去此步驟。將盛有固體瀝青的熔樣勺置于加熱空氣浴上方或?qū)⑹⒂袨r青的不銹鋼杯放入設(shè)定好溫度的干燥箱攪拌以免氣泡進(jìn)入樣品中。加熱至傾倒溫度的時(shí)間不超過30min。各種加熱方式其加熱溫度不超過瀝青預(yù)計(jì)軟化點(diǎn)加110℃。容器內(nèi)固化后樣品按7.1中較大顆粒準(zhǔn)備。將塑料環(huán)放在光滑金屬板或玻璃上，用黏土在環(huán)的四周固定。用橡皮彈性模具則可以省略此在塑料環(huán)或橡皮彈性模具內(nèi)放入4～8小塊粒徑約10mm～20mm固態(tài)瀝青試樣，底面部分試樣宜有四塊以上，將樹脂與固化劑按說明書規(guī)定的比例調(diào)勻后倒入容器。冬季環(huán)境溫度低時(shí)可置于設(shè)定溫度為30℃~40℃的干燥箱內(nèi)，以加快固化。待樹脂和瀝青體系完全固化，將樣品從橡皮彈性模具內(nèi)取出。如在一次性塑料模具內(nèi)則不需取出。固定好，再將樣品夾具從調(diào)整臺(tái)上取下。將已粘貼砂紙的研磨盤放到轉(zhuǎn)動(dòng)板上，對(duì)好固定銷，再將樣品夾具安在研磨盤上。拉出安全45GB/T38396—2019接通驅(qū)動(dòng)軸電源和主機(jī)電源，逐步調(diào)整研磨盤轉(zhuǎn)速至要求的轉(zhuǎn)速。按表1要求研磨拋光。第1階段研磨3min時(shí)取下，檢查是否平整，若不平整則繼續(xù)磨；第2階段至第4階段與第1階段類似，第3階段至第4階段還應(yīng)檢查是否有深的劃痕，若有則繼續(xù)磨；第5階段用No.5000砂紙研磨10min,也可以粗拋光，拋光使用粗絨布或粗帆布，拋光時(shí)關(guān)小冷卻水，邊磨邊將拋光液滴上或噴上粗拋光布，10min后可以停止灑拋光液，開大冷卻水，繼續(xù)拋光10min;第6階段為細(xì)拋光。階段研磨板砂紙冷卻劑或潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)速時(shí)間min第1階段No.320水第2階段No.500水No.1200水No.3000水第5階段No.5000(或粗拋布)石化合物十水拋光液)細(xì)拋布乳液十水=1:10拋光液和水各10將樣品用水流或超聲波設(shè)備清洗。8分析步驟8.1.1偏光顯微鏡調(diào)節(jié)和觀察：將研磨拋光好的瀝青樣品用橡皮泥或黏土粘于載玻片上，用壓平器壓紅λ插片時(shí)產(chǎn)生干涉色。見圖4。6GB/T38396—2019a)正交偏振光下(沒加入一級(jí)紅λ插片)b)a)圖載物臺(tái)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)45°圖4在正交偏振光油浸下并放大1000倍時(shí)顯示瀝青PQI和中間相的顯微照片7c)正交偏振光下(加入一級(jí)紅λ插片)d)c)圖載物臺(tái)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)45°8.1.2在圖像清晰時(shí)拍下照片，用圖像處理軟件測(cè)距功能測(cè)出最大的中間相尺寸；因各向同性相和各向異性相灰度不一樣，用軟件功能將能觀察到的中間相選中，再計(jì)算選中部分的中間相的面積和圖像的總面積。見圖5、圖6。有時(shí)觀察中間相圖，會(huì)有比較亮的點(diǎn)。既不是瀝青，也不是中間相(每旋轉(zhuǎn)45°沒有明暗交替變化，也沒有干涉色),可能是拋光劑或灰塵等雜質(zhì)。這在計(jì)算中間相面積時(shí)應(yīng)剔除。見圖7。中間相含量(體積分?jǐn)?shù))精確到0.1%,中間相含量的計(jì)算按式(1)計(jì)算：…………(1)式中：Ci-—一定直徑范圍中間相含量，%;A;定直徑范圍中間相的面積，單位為平方微米(μm2);A?——圖像的總面積，單位為平方微米(μm2)。8GB/T38396—2019a)正交偏振光下觀察到的中間相(亮點(diǎn))b)正交偏振光下選中中間相(紅點(diǎn))圖5瀝青中間相3.1%(200倍)a)正交偏振光(加入一級(jí)紅λ插片)下觀察到的中間相b)正交偏振光(無一級(jí)紅入插片)下選中中間相圖6瀝青中間相30.0%(1000倍油浸)GB/T38396—2019a)正交偏振光(加入一級(jí)紅λ插片)下觀察到的中間相b)正交偏振光(無一級(jí)紅λ插片)下剔除雜質(zhì)(紅圈內(nèi))圖7瀝青中間相2.1%(200倍)對(duì)于中間相瀝青，具有大片的中間相，見圖8。這時(shí)可以先計(jì)算非中間相的面積百分比，再用式(2)計(jì)算中間相含量(體積分?jǐn)?shù)),精確到0.1%:Ci-—中間相含量，%;GB/T38396—2019AreaArea=307.95jm2圖8中間相瀝青的中間相圖(200倍)8.1.3如果樣品均勻(在重復(fù)性限內(nèi)),至少拍4張圖像，并分別計(jì)算面積百分比，計(jì)算平均值作為中間相含量(體積分?jǐn)?shù));如果樣品不均勻可以增加拍片數(shù)，不宜超過10張。8.2位點(diǎn)計(jì)數(shù)法8.2.1疊加網(wǎng)格線(十字線或網(wǎng)格線),宜全面覆蓋試樣，直至累積1000個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(中間相和瀝青質(zhì)總8.2.2在每個(gè)十字線或格子線處，計(jì)數(shù)并記錄交叉點(diǎn)落在中間相和其他瀝青質(zhì)如各向同性相、煤胞、PQI等上的數(shù)目。如果十字線或格子線落在非瀝青質(zhì)如樹脂、小孔或裂紋上，則不計(jì)數(shù)。交叉點(diǎn)的頂點(diǎn)應(yīng)被完全覆蓋才可算作一個(gè)點(diǎn)。見圖9中的點(diǎn)觸到了角的兩個(gè)網(wǎng)格線但沒有覆蓋頂點(diǎn)，不能算作一個(gè)點(diǎn)。中間相視域網(wǎng)格線圖9計(jì)數(shù)的例子(4點(diǎn)中計(jì)入1點(diǎn))8.2.3當(dāng)沒有帶網(wǎng)格線或十字線的物鏡時(shí)，可拍出4張以上的偏光顯微圖像，用圖像處理軟件疊加網(wǎng)格線，每張圖250個(gè)或500個(gè)網(wǎng)格交叉點(diǎn)，累積計(jì)算交叉點(diǎn)上的中間相個(gè)數(shù)，可以增加拍片數(shù)，不宜超過10張。GB/T38396—20198.2.4用計(jì)數(shù)的比例數(shù)計(jì)算中間相含量(體積分?jǐn)?shù))精確到0.1%,計(jì)算方法按式(3)計(jì)算：式中：C;—-—X;——Xo——中間相含量，%;中間相的計(jì)數(shù)，單位為個(gè)；總計(jì)數(shù)，單位為個(gè)。8.2.5格子線可以用來估算單個(gè)中間相球體的最大