[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

权利要求书

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。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述改性填料/并用胶是将改性填料和并用橡胶混合均匀，然后模拟工业基本配方，即促进剂1.5phr、硬脂酸2phr、氧化锌5phr、硫磺1.6phr进行混炼制备得到；所述并用橡胶的体系为天然橡胶与丁苯橡胶并用体系、天然橡胶与顺丁橡胶并用体系、或顺丁橡胶与丁苯橡胶并用体系；其中并用橡胶体系各胶相的质量比1:1；若改性填料为改性白炭黑，则白炭黑体系填料用量为30～50phr；若改性填料为改性石墨烯，则石墨烯体系填料用量为0.5～10phr。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述硫化的温度为143℃～148℃；不同交联时期的取样标准为：在t₁₀-t₉₀之间取4-7个交联时间点的硫化胶。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，HR PyGC-MS样品制备过程中样品抽提所用溶剂为环己烷、甲苯和四氢呋喃中的一种或两种；样品抽提温度选择为90℃～120℃，样品抽提所用时间为48h～72h。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，样品抽提所得凝胶的干燥是在真空烘箱中进行的，干燥温度为60℃～100℃，干燥时间为12h～24h。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为高分辨裂解气相色谱测定校正曲线的所需数据点样品的制备过程为：首先将不同胶种不同并用比的并用胶溶解在溶剂中使之充分混合均匀，再真空干燥除去溶剂后进行测试；所述溶剂为环己烷、甲苯和四氢呋喃中的一种或两种；所述并用胶中不同胶种的不同并用比为0:10、2:8、4:6、5:5、6:4、8:2、10:0。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述裂解的方式为热丝型、感应加热型和管炉型中的一种。