合成生橡膠凝膠分析測定*

笪敏峰，黃世英，趙又穆

(中國石油蘭州化工研究中心，甘肅蘭州 730060)

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合成生橡膠凝膠分析測定*

笪敏峰，黃世英，趙又穆

(中國石油蘭州化工研究中心，甘肅蘭州 730060)

實驗中按照SH/T 1050標準要求測定國內(nèi)現(xiàn)有各項膠種，除反式異戊橡膠、乙丙橡膠外，丁二烯橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、異戊橡膠、丁基橡膠和氯丁橡膠凝膠含量重復(fù)測定結(jié)果標準偏差與SH/T 1050的允許差一致。而且異戊橡膠選擇不同溶解時間(16h～48h)結(jié)果也接近，則這6種生橡膠可以采用該方法進行凝膠含量的測定。

合成，橡膠，凝膠，分析

合成生橡膠在甲苯中溶解一段時間后，留在孔徑為125μm過濾器上的不溶物即為凝膠。凝膠是有一定交聯(lián)程度的聚集體，與支化度和交聯(lián)都有關(guān)系。凝膠含量大小會導(dǎo)致膠料門尼黏度值產(chǎn)生波動，影響對產(chǎn)品質(zhì)量指標的控制。常規(guī)的生產(chǎn)工藝中很難使其分散，即凝膠的存在相當于雜質(zhì)，主要是影響生膠和炭黑及其它配合劑的混合，影響質(zhì)量均一性。

1 試驗部分

將放有一定量試樣的過濾器懸至于甲苯中，在規(guī)定溫度下靜置溶解一定時間后，取出、洗滌、烘干、恒重，計算凝膠含量。

樣品包含有：獨山子石化分公司丁二烯橡膠；蘭州石化分公司丁苯橡膠、丁腈橡膠；上海高橋石化公司溶聚丁苯橡膠；上海高橋石化分公司充油溶聚丁苯橡膠；青島伊科思新材料股份有限公司異戊橡膠、反式異戊橡膠；北京燕山石化分公司丁基橡膠、鹵化丁基橡膠；重慶長壽捷圓化工有限公司氯丁橡膠；吉林石化分公司乙丙橡膠。

2 結(jié)果與討論

2.1 溶劑的選擇

2.1.1 溶劑的驗證

選擇甲苯作為溶劑，對丁二烯橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、異戊橡膠、丁基橡膠、鹵化丁基橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠、反式異戊橡膠、充油溶聚丁苯橡膠和溶聚丁苯橡膠凝膠中凝膠含量進行測定(結(jié)果見表1)，測定結(jié)果表明：乙丙橡膠樣品凝膠含量總平均值為18.6%，6次測定的標準偏差為1.33%，凝膠含量很大且差異較大；而反式異戊橡膠在甲苯中無法溶解，說明本方法或甲苯溶劑不適用于反式異戊橡膠的凝膠測定。其余10個橡膠不同水平樣品凝膠含量的標準偏差均較小，最大的標準偏差僅為0.094%。這10種膠種標準偏差、極差與原有丁二烯橡膠、丁苯橡膠和丁腈橡膠的數(shù)據(jù)基本一致。

表1 各種不同橡膠的凝膠含量測定結(jié)果Table 1 Gel content determination of various rubbers

2.1.2 其他溶劑的考察

查找相關(guān)資料得知異戊橡膠溶度參數(shù)為7.8～8.3，三元乙丙橡膠溶度參數(shù)為7.95。反式異戊橡膠與異戊橡膠具有相同的化學(xué)組成，但是由于兩者分子鏈的構(gòu)型截然相反，異戊橡膠的溶度參數(shù)只能作為參考。依照表2中溶度參數(shù)值選擇正庚烷、二甲苯、苯、三氯甲烷、四氫呋喃為溶劑，考察對反式異戊橡膠和乙丙橡膠的溶解(見表3)。

表2 部分溶劑溶度參數(shù)列表Table 2 List of solvent solubility parameters

表3 反式異戊橡膠和乙丙橡膠溶解結(jié)果Table 3 Dissolution results of trans-isoprene rubber and ethylene propylene rubber

表3表明，乙丙橡膠在二甲苯、四氫呋喃、三氯甲烷中的溶解效果程度與甲苯類似，而在苯中屬于部分溶解。反式異戊橡膠部分溶于三氯甲烷，在二甲苯、四氫呋喃和苯中均屬于微溶；當聚合物與溶劑之間有氫鍵形成時，即便溶度參數(shù)很接近，也可能不會相溶，這是因為氫鍵對溶解度影響很大。試驗結(jié)果表明這兩種橡膠不適用于本方法。

2.2 溶解時間的影響

為考察溶解時間適用性，選擇異戊橡膠，按照原有分析步驟測定凝膠含量。表4數(shù)據(jù)表明，樣品溶解16h、23h和48h結(jié)果基本一致。由于48h實驗周期過長，為縮短檢測時間，依舊選擇溶解時間為16h～24h。

表4 異戊橡膠凝膠含量測定中不同溶解時間結(jié)果Table 4 Results of different dissolution time in determination of isoprene rubber gel content

續(xù)表4

溶解時間16h23h48h40.470.380.35均值/%0.420.390.38極差/%0.140.100.08

2.3 重復(fù)性試驗

將合成生膠6大膠種凝膠含量重復(fù)測定結(jié)果進行比較，結(jié)果見表5。標準偏差最大的僅為0.098，表明方法的重復(fù)性較好；而每次的平行樣的最大極差為0.18%，和目前執(zhí)行橡膠中凝膠含量測定的標準SH/T 1050中允許差0.2%的要求一致。

表5 生橡膠凝膠含量測定結(jié)果比較Table 5 Comparison of determination results of rubber gel content

3 結(jié)論

SH/T 1050方法適用于測定丁二烯橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、異戊橡膠、丁基橡膠和氯丁橡膠凝膠含量，不適用于測定乙丙橡膠和反式異戊橡膠，溶解時間依舊選擇16h～24h。

Gel Analysis of Synthetic Rubber

DA Min-feng，HUANG Shi-ying，ZHAO You-mu

(Lanzhou Petrochemical Research Center，PetroChina，Lanzhou 730060，Gansu，China)

According to SH/T 1050，gel content determination of various kinds of rubbers，such as butadiene rubber，styrene butadiene rubber，nitrile rubber，isoprene rubber，butyl rubber and chloroprene rubber，was carried out，the standard deviation was in accord with SH/T 1050，in addition to trans isoprene rubber and ethylene propylene rubber.The difference in the time of solution (16h～48h) was also similar to that of isoprene rubber，so the 6 kinds of raw rubber can be used for the determination of gel content.

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中國石油天然氣股份有限公司煉化分公司科研項目(2011B-2802-0303)

TQ 333.2