Page 108 - 《橡塑技术与装备》2024年1期

橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

主要成分是聚苯乙烯丁二烯共聚物。乳胶制品在加工 构进行测定。
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成型的过程中需要加入多种辅助性助剂，比如发泡剂、 可通过红外吸收峰 840 cm 、1 040 cm 、1 130
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抗氧化剂、促进剂、硫化剂、活化剂和凝胶剂等 [9] 。顺— cm 、1 375 cm -1 和 1 444 cm -1 等判定测试样品中
1,4—聚异戊二烯和聚苯乙烯丁二烯共聚物结构式如图 含有聚异戊二烯（天然）乳胶 ；通过红外吸收峰 700
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1、图 2 所示。 cm 、760 cm 、910 cm -1 和 970 cm -1 等判定测试样
H C H 品中含有丁苯胶乳 ；红外光谱分析结果可以与热裂解
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C C 气相色谱 - 质谱分析结果相互验证。同时，通过分析
H C CH
3 2 n
红外光谱图在 1 541 cm -1 附近是否存在吸收峰，判定
图 1 顺 —1,4— 聚异戊二烯结构式 测试样品中是否含有蛋白质 [10] ，再结合以上的聚异戊
二烯成分，可以判断聚异戊二烯乳胶为天然乳胶，而
(CH —CH CH—CH ） CH—CH
2 2 m 2 n 非合成的聚异戊二烯乳胶。
2.3 X 射线荧光光谱分析
X 射线荧光光谱法 (XRF) 是利用一定波长的 X 射
图 2 聚苯乙烯丁二烯共聚物结构式
线照射到样品表面，从而使样品激发出光子，形成一
种 X 射线荧光。由于不同元素激发态能量大小不同，
2 天然乳胶含量的测定方法
所产生的荧光 X 射线不同，从而可以根据荧光 X 射线
2.1 热裂解气相色谱 - 质谱分析
的波长和强度，确定元素的种类和含量。
在一定条件下，高分子化合物遵循一定的热裂解
通过 XRF 分析结果，可知测试样品含 Zn、S、
规律，能够产生特征的裂解产物及产物分布。热裂解
Al 等元素。结合灰分的 FTIR 谱图，可以获知橡胶硫
气相色谱 - 质谱（Py-GC-MS）分析法，将样品置
化过程中所加入的各种辅助性助剂的成分信息，如氧
于热裂解装置中，在一定的加热条件下，使其迅速裂
化锌、氢氧化铝、硫化促进剂及硫化体系（二甲基二
解成可挥发性的小分子产物，热裂解产物被导入到气
硫代氨基甲酸锌、苯并噻唑）等。根据已知硫含量的
相色谱系统进行分离，然后进入质谱进行检测，通过
XRF 标准曲线可知测试样品中的硫含量为 e%。需要
特征碎片分子离子峰，对高分子化合物组成进行分析
指出的是，经笔者多次调研，目前橡胶基体的硫含量
和鉴定。
标准品尚无有证标准物质可售，需请专门的乳胶厂家
乳胶产品成分复杂，来源也多种多样，可能是天
实验室根据硫化体系的配方按浓度梯度定制。
然乳胶，也可能是人工合成乳胶，或者以天然乳胶为
2.4 热重分析
主掺入人工合成乳胶。将测试样品的热裂解色谱图与
热重分析法（TGA）是在程序升温过程中，测定
在同一条件下获得的已知物的裂解色谱图进行比较，
物质的质量随温度和时间变化的一种分析方法，因其
判 断 测 试 物 的 成 分。 例 如 保 留 时 间 为 1.12 min 的 峰
快速、准确、高效等特点，非常适合乳胶制品组分的
是聚异戊二烯的异戊二烯单体碎片，保留时间为 7.71
定量分析。
min 的峰是聚异戊二烯的异戊二烯二聚体碎片，据此
乳胶制品中各组分的热稳定性和氧化作用存在差
判断乳胶测试样品的成分中含有聚异戊二烯乳胶 ；保
异，通过程序升温和改变样品的测试气氛，可分别测
留时间为 1.01 min 的峰是丁苯乳胶的丁二烯单体碎
定样品中橡胶烃、助剂、灰分的质量分数。
片、保留时间为 5.74 min 的峰是丁苯乳胶的苯乙烯单
经索氏提取后的测试样品 TGA 曲线中，第一台
体碎片，据此判断测试样品中含有丁苯胶乳。若测试
阶失重 c% 为天然乳胶分解失重，第二台阶失重 d%
样品为纯天然乳胶制品，则不应出现其它合成乳胶成
为丁苯乳胶和部分天然乳胶分解失重，若样品中仅有
分的碎片峰。
天然乳胶，则第一、二台阶合计（c+d）% 为天然乳
2.2 红外光谱分析
胶分解失重，剩余无机物含量为 b%。
红外光谱 (FTIR) 作为分析高分子结构的重要手
若测试样品中含有氢氧化铝，则经索氏提取后的
段，各种化学结构不同的化合物都有其特征的红外吸
测试样品 TGA 曲线中，第一台阶失重 f% 为氢氧化铝
收光谱图，据此可以有效地对高分子材料的组成、结
分解水失重，第二台阶失重 c% 为天然乳胶分解失重，
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