[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

说明书

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。

技术领域

本发明涉及并用橡胶各组分交联动力学方法领域，具体涉及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。

背景技术

高分辨裂解气相色谱-质谱(HR PyGC-MS)是热裂解技术与气相色谱-质谱(GC-MS)相结合的方法，通过在线高分辨气相色谱将各种裂解组分进行有效地分离和特征裂解产物的质谱鉴定来推断原始样品的组成和结构，它将GC-MS的应用扩展到非挥发性有机固体材料，可直接从组成复杂样品的裂解谱图上获得各个组分的信息，这一特点对HR PyGC-MS的实际应用是十分重要的。目前，HR PyGC-MS在高分子科学、生物大分子、医药、能源和环境、司法化学等领域有广泛应用。

橡胶的共硫化指的是使并用橡胶各组分在同一时间内达到最佳硫化状态。在并用橡胶体系中，由于助剂和填料在不同胶相中的分配和分散会有所不同，这会造成不同胶相的硫化速率、硫化程度和补强效果不一，最终影响并用橡胶共混物硫化胶的力学性能和其他性能。因此研究并用橡胶共混物及其复合材料的硫化特性、各胶相在整个硫化周期的交联反应动力学是十分重要的。因此，研究并用橡胶中各组分的交联情况就成为并用橡胶共硫化的重要问题。在橡胶工业中，常用硫化仪来测定橡胶的交联程度，但是由硫化仪得到的硫化曲线只能表明并用橡胶的总交联程度，而不能反映并用橡胶各组分的交联情况。而HRPyGC-MS方法可以测得并用橡胶各组分在不同硫化阶段的相对凝胶率，并可以分析各胶相在整个硫化周期的交联反应动力学特征。用HR PyGC-MS方法研究并用橡胶的共硫化，无论是在理论上还是在工业上都具有重要意义。

迄今为止关于非极性橡胶的并用橡胶的研究，都只是停留在并用橡胶的整体硫化和整体性能的研究，没有深入研究填料对并用橡胶各胶相的共硫化及体系性能的影响等问题。对于并用橡胶，其硫化较为复杂，且制品不熔不溶，因此很难观察橡胶在硫化过程中发生的化学变化。现有的分析方法(硫化仪、溶胀法、热分析、和力学测试等)都只能反映宏观或最终的结果。

本发明用HR PyGC-MS研究加入硫化促进剂改性白炭黑(石墨烯)的并用橡胶在整个硫化周期中各胶相的交联动力学性质与特征，并以此为基础，可以从分子水平上研究硫化促进剂改性白炭黑(石墨烯)对并用橡胶的结构和性能的影响，从而为我国橡胶工业中高性能轮胎的研制提供了新的实验方法和理论依据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种使用高分辨裂解气相色谱-质谱分析改性白炭黑(石墨烯)/并用胶各胶相的交联动力学的方法。

本发明通过以下技术方案实现。

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，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焦烧时间(t₁₀)和正硫化时间(t₉₀)；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；