橡膠制品中炭黑含量測定的基本原理是通過溶劑抽提有機小分子，通過分解或降解去除高分子生膠，通過熱氧化分離無機化合物和炭黑。目前主要有硝酸氧化法、管式爐高溫熱解法、熱重分析法、微波裂解法和復分解降解法。各種方法的主要區別在如何分解或降解高分子這一過程。去除小分子和分離無機化合物這兩步基本類型。區別在于不同橡膠需要不同操作條件，如抽提時間、抽提所用溶劑的選擇、漂洗殘留物的溶劑和處理溫度等。這兩個過程請參見標準GB 7766—87和GB 3515—83。以下重點介紹不同方法中降解或分解高分子過程。
一、炭黑含量的測定
1.硝酸氧化法
基本原理：用熱的濃硝酸氧化經溶劑抽提過的試樣，然后分離出炭黑和無機化合物等難溶物，用特定溶劑沖洗難溶物直至清液透明為止，干燥后稱重，最后燃燒難溶物，燃燒后的質量損失即為炭黑質量。該方法屬于經典方法， 已成為國家標準GB7766-87，它主要適用于含雙鍵的丁二烯類不飽和橡膠；對飽和橡膠制品需要做相應變動，否則硝酸不能完全氧化降解高分子化合物。另外該方法氧化降解后的部分產物為低分子，因而與炭黑等殘留物的分離較困難，特定橡膠需要特定的清洗溶劑和清洗程序，否則誤差較大。另外測試時間也較長。
2.管式爐高溫熱解法
基本原理：首先用相應溶劑抽提試樣若干小時，然后烘干、稱重放人燃燒舟，再在氮氣下熱解高分子化合物，冷卻后取出燃燒舟稱重，然后在空氣中燃燒去除炭黑，再稱重，質量損失即為炭黑含量。該方法屬于經典方法， 已列為國家標準GB3515—83，具體操作參見標準。它適用于各種飽和及不飽和硫化橡膠，但是由于它通過熱解而去除高分子化合物，因此像丁腈橡膠和氯丁橡膠熱解會產生含炭殘余物的橡膠就不適合用該方法，同樣它要求橡膠制品中不含有在熱解時會產生殘留分的配合劑。熱分解法避免了洗滌溶劑的選擇和煩瑣的清洗過程，比硝酸氧化法省時間。
3.熱重分析法
基本原理：稱取經溶劑抽提后的若干試樣放于熱重分析儀內的微熱天平上，這時試樣含高分子化合物、炭黑和無機化合物。用氮氣做載氣，控制氮氣流速和升溫速度，升溫到一定高溫后(該溫度的設定與橡膠種類有關)，恒溫直至高聚物不再失重為止，這時殘余物為炭黑和無機化合物。再切換空氣為載氣，使炭黑發生氧化而揮發，直至樣品不再失重為止，這時殘留物僅有無機化合物。
該方法最大的優點是失重的同時，由儀器自動記錄并繪出熱失重曲線，根據熱失重曲線即可算出高分子化合物、炭黑和無機化合物的含量。因此該方法具有樣品量少(僅需幾十毫克)、省時和精確的優點。但是熱重分析儀價格昂貴，另外需要操作人員有經驗，能熟練地確定熱失重曲線上不同階段的起始點。它的適用范圍同管式爐高溫熱分解法。
4.微波裂解法
基本原理類同熱失重分析儀，差別主要是熱分解所需要能源由微波發生裝置提供，一是由于微波生熱快，測試時間大大縮短；二是實驗結果接近經典方法。J·K Sekinger介紹了一套微波裂解法測試丁苯橡膠中炭黑含量的方法，該方法不需要使用惰性氣體，不需要抽真空，裂解時間只有7min，而熱重分析儀測試也需要lh。Sekinger研究了裂解溫度、裂解時間、苯乙烯含量和炭黑比表面積等各種影響因素，實驗表明該方法適合含不同苯乙烯含量、填充油含量和炭黑的丁苯橡膠。
5.復分解降解法
稱取100～200mg經溶劑抽提后的樣品放于離心管，然后加入一定濃度的(CH ) Sn和WCIJ6的溶液作為降解催化劑，同時加入適量的癸烯，目的是稀釋反應體系，加速降解反應速度，減少小分子吸附在炭黑表面。加完反應物后，密封玻璃管，經過若干小時反應后，加入乙醇終止反應，乙醇還可以稀釋反應體系，有利于炭黑的離心沉降。把離心管放人離心機，高速離心沉降出炭黑，再用溶劑清洗至清液完全無色，最后用乙醇和濃氨水的混合溶液清洗殘余物，除去催化劑的殘留成分，這時殘余物主要是炭黑和無機化合物。無機化合物的分離與其他方法相同。該方法適用含碳碳雙鍵的不飽和類橡膠，交聯程度對測試結果影響不大。F·Stelzer等人用該方法測試順丁橡膠中炭黑含量，并且用電鏡、比表面積法分析了炭黑，認為該方法沒有破壞炭黑結構。但是該方法存在測定時間長、清洗比較麻煩的缺點。
二、影響因素分析
不同方法的分解或降解機理不一樣，測試條件差異較大，因此不同方法有不同的影響因素。但本文僅介紹一些共同因素。第一，測定炭黑含量前，要了解橡膠制品的主要成分和結構，不同橡膠需要不同的高分子降解方法和操作條件，硝酸氧化法不能完全降解丁基橡膠、乙丙橡膠和氯丁橡膠，而管式爐高溫熱解法不適合丁腈橡膠。第二，必須了解橡膠制品的硫化體系。俞松林指出，硫黃硫化的橡膠，其中30％的硫與炭黑結合，因此，在測定炭黑含量中，需要采用Ceco—Sc—Bl2型硫黃測定出炭黑中的硫含量，從而提高炭黑含量測定的準確性。F·Stelzer用復分解降解方法測定順丁橡膠中炭黑含量時，硫黃硫化和過氧化物硫化體系的橡膠所采用的操作條件差異頗大。前者降解中需要5~10h，后者需要16~20h。因此應根據硫化體系的不同確定操作條件。第三，必須初步分析樣膠所含的無機化合物，從而分析影響測定結果的各種因素，這可以用X射線衍射等方法分析，如Waddell等用PA—FTIR和PIXE方法分析橡膠的組成和無機化合物。
