橡胶跑道（TGA法）聚和物总量测试

关键词：橡胶 跑道 TGA 聚合物总量 有机物含量 热重分析仪

本文介绍了用热重分析法(TGA)测定橡胶跑道材料，三元共聚物中聚合物总量的方法。

塑胶跑道又称全天候田径运动跑道，因其具有平整度好、抗压强度高、硬度弹性适当、物理性能稳定等特性，有利于运动员速度和技术的发挥，从而能使其有效地提高运动成绩，同时降低摔伤率。

为了规范中小学校校内合成材料面层运动场地的质量，教育部体育卫生与艺术教育司负责起草了GB/T 《中小学体育器材和场地 第11部分：合成材料面层运动场地》。该标准规定了合成材料运动场地铺设面层的技术要求、质量标准及检测方法，对物理性能制定了较详细的要求。标准自2005年发布实施以来，在一定程度上保障了合成材料面层运动场地的建设和使用。

而在2015年，塑胶跑道突然成为学生家长和媒体关注的焦点。不少地方学生出现了流鼻血、咳嗽、头晕、出红疹等症状，甚至有孩子凝血功能出现异常。家长怀疑跟塑胶跑道质量不合格有关，纷纷要求铲除塑胶跑道，“毒跑道”事件一时引发舆论热潮。 为了规范市场，保证产品质量，保护学生身体健康，教育部组织修订了《中小学体育器材和场地 第11部分：合成材料面层运动场地》，希望通过完善标准内容，明确规定合成材料面层中有害物质的限量要求，规范合成材料面层运动场地建设行业的发展秩序，促进行业健康有序发展，为我国广大中小学生提供一个安全可靠的运动环境。 2016年10月，教育部向国家标准委提交了标准的修订立项申请，并申请立项为强制性标准，同时将标准名称修改为《中小学合成材料面层运动场地》。国家标准委于2016年12月28日下达了强制性国家标准计划项目《中小学合成材料面层运动场地》（计划编号为：20162706-Q-360）。随后，教育部装备研究与发展中心组织完成了意见稿，并于2017年10月26日发布通知公开征求意见。2018年5月14日，历时一年多的塑胶跑道新标准 GB 36246-2018《中小学合成材料面层运动场地》正式发布，并将在2018年11月01日强制实施。

热重分析法是在程序测温下,测量物质的质量随温度变化的关系。可用于表征物质的质量随温度 的变化特性,分析物质由于分解、氧化或脱水等而引起的质量变化。在300℃之前，氮气氛围下可挥发非橡胶组分含量，通常该值与溶剂抽出物含量不等，在300℃~500℃没有挥发的有机物和聚合物会被挥发掉，该阶段失重表示总有机物含量，减去溶剂抽出物量（%），得到聚合物总量。

仪器 HS-TGA-101 热重分析仪

仪器参数

天平分辨率：10μg

温度范围：室温~1150℃

温度精度：±0.1℃

温度波动： ±0.1℃

升温速率：0.1～80℃/min

                                                                                    上海和晟 HS-TGA-101 热重分析仪

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                                                                                                            塑胶跑道

 

样品应用洁净物品包装并做好标记,样品需置于干燥器皿中干燥处理6h以上。

从样品中剪取5mg~15mg作为试样

1、确认热重分析仪状态正常。

2、将洁净的坩埚放入热重分析仪,记录坩埚的质量。

3、待天平平稳后取出坩埚放入样品。

4、软件会自动计算样品的质量

设定分析条件,包括:

10℃/min,升温300℃，恒温10分钟，氮气气氛。

20℃/min,升温550℃，恒温15分钟，氮气气氛。

20℃/min,升温650℃，恒温15分钟，氮气气氛。

20℃/min,降温300℃，氮气气氛。

20℃/min,降温850℃，恒温15分钟，氧气气氛。

 

首先选取热失重速率-时间-温度曲线。从曲线上是四个阶段失重。

失重（%）

第一阶段（RT~300℃，N2）

15.53%

第二阶段（300~500℃，N2）

27.12%

第三阶段（550~650℃，N2）

10.06%

第四阶段（300~800℃，O2）

14.56%

残余质量

32.73%

 

1、300℃之前挥发性组分的含量（%）

300℃之前挥发性组分的含量 =第一阶段失重含量：15.53%

2、总有机物组分的含量（%）

总有机物组分含量 = 第一阶段失重含量+第二阶段组分含量 = 42.65%

炭黑或石墨的含量（%）

炭黑或石墨的含量 = 第三阶段失失重含量：10.06%

灰分含量（%）

灰分含量 = 残余质量：32.73%

聚合物总含量（%）

聚合物总含量（%） = 总有机物组分的含量（%）-溶剂抽出物量（%）(GB/3516-2006计算所得)

= 42.65 -17.56 = 25.09

测试项目 失重（%）

300℃之前挥发性组分的含量 15.53%

总有机物组分含量 42.65%

炭黑含量 10.06%

灰分含量 32.73%

聚合物总含量 25.09%

GB 36246-2018中小学合成材料面层运动场地

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