[发明专利]一种使用高分辨裂解气相色谱-质谱分析改性填料/并用胶各胶相的交联动力学的方法

摘要

本发明公开了一种使用高分辨裂解气相色谱‑质谱分析改性填料/并用胶各胶相的交联动力学的方法。本发明采用高分辨裂解气相色谱‑质谱（HR PyGC‑MS）系统研究了硫化促进剂改性的白炭黑或石墨烯在整个硫化周期中对并用橡胶共混物各组分交联动力学的影响。通过HR PyGC‑MS方法测得并用橡胶各组分在不同硫化阶段的交联程度，并通过橡胶交联动力学方程计算各组分的交联反应速率常数，揭示改性后的不同补强填料体系对并用橡胶各组分交联速度和交联程度的影响规律与特征，为进一步研究添加硫化促进剂改性白炭黑或改性石墨烯的并用橡胶的共硫化过程与本质提供实验依据和技术指导。

主权项

1.一种使用高分辨裂解气相色谱‑质谱分析改性填料/并用胶各胶相的交联动力学的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将混炼后的改性填料/并用胶进行硫化，得到相对应的硫化曲线以及焦烧时间和正硫化时间；所述改性填料为改性白炭黑或改性石墨烯；(2)取不同交联时期的硫化胶薄片剪碎，称重，在溶剂中抽提，充分除去未交联部分得到凝胶，然后对凝胶进行真空干燥，称重，由此计算凝胶率；(3)使用高分辨裂解气相色谱/质谱联用仪，对步骤(2)所得样品进行裂解检测分析；因为并用橡胶中存在微观的两组分结构，它们是热力学不相容的并用体系，所以用高分辨裂解气相色谱‑质谱法测试分析时，以已知并用比的并用橡胶各组分的特征峰面积为参照，计算得出峰面积比值R；各特征峰的面积比可代表相应组分的含量比，由此可以测定并用橡胶中各组分在不同硫化阶段的相对含量；将并用橡胶复合材料经不同硫化时间的凝胶样品用相同的PyGC条件进行测试，再将由裂解谱图的特征峰面积计算得到的R与校正曲线进行对照，就可以得到并用橡胶各组分在不同交联时期的相对凝胶率，然后对硫化时间作图，即得到并用橡胶各组分的动力学曲线；由橡胶交联反应动力学研究表明，橡胶的交联为一级反应，可表示为对(1)式进行积分并取对数，得到：上式中，t为硫化时间；t_ini为诱导期时间；F_t为t时硫化曲线上的扭矩；F_∞为t时硫化曲线上的最大扭矩；k为交联反应速率常数；因为并用橡胶各组分的凝胶率代表了并用橡胶各组分的交联程度，若以各组分在t时刻的相对凝胶率V和最大凝胶率分别取代(2)式中F_t和F_∞，即可得出各组分的交联反应动力学关系式：将样品中的各组分经不同硫化时间的相对凝胶率等数据代入(3)式，以对t作图，用线性回归法求得不同填料体系的并用橡胶各组分交联反应速率常数k。