乙丙橡膠黃色指數的測定

張 瑩，朱 婧,安立波，李 莉

(1.中國石油吉林石化公司 有機合成廠，吉林 吉林 132000；2.吉林省舒蘭合成藥業(yè)股份有限公司，吉林 舒蘭 132600)

近年來，隨著國內乙丙橡膠產品應用的不斷開發(fā)，市場日趨成熟，促使用戶對產品的外觀顏色提出更嚴格的要求。塑料行業(yè)通常采用黃色指數來評價和控制產品的外觀質量，了解其老化性能。黃色指數(YI)表示高分子材料發(fā)黃的程度，正值表示材料呈現黃色，負值表示材料呈現藍色[1]。本文借助HG/T 3862—2006[2]建立了YI評價乙丙橡膠外觀顏色的方法，以此代替目視法，可以量化評價乙丙橡膠產品的外觀顏色。建立乙丙橡膠黃色指數的測定方法不僅可以表征產品外觀顏色變化的程度，還可以通過量化指標實現對產品外觀質量的有效控制，填補了乙丙橡膠產品外觀量化測試的空白，在提高產品外在質量的同時也能滿足客戶的需求。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

色度計模擬D65照明體照明，采用CIE 1964補充色度系統(tǒng)，測定試樣的反光率以得到CIE三刺激值X10、Y10、Z10(在CIE標準照明體D65和CIE 1964補充標準觀察者下)[3-4]，自動計算出YI，如式(1)所示。

YI=100×(1.30X10-1.15Z10)/Y10

(1)

1.2 實驗對象建立

依據乙丙橡膠門尼黏度樣品制備的要求，在溫度為(160±5)℃、壓力為3～4 MPa的條件下對能夠使乙丙橡膠YI測試結果造成影響的條件因素進行分析討論[5]，主要包括試樣厚度、溫度、壓力、預熱時間、加熱時間以及冷卻時間。

1.3 實驗樣品

乙丙橡膠：牌號分別為J-0010、J-2070、J-3080、J-3092E、J-4045，中國石油吉林石化公司。

1.4 儀器及設備

全自動色度儀：TT-ACM，杭州研特科技有限公司；壓力機：GT-7014-C，臺灣高鐵檢測儀器有限公司。

1.5 樣品制備

先將不銹鋼模具(140 mm×140 mm×8 mm，內孔尺寸與儀器配備的樣品盒尺寸相匹配)置于清潔的不銹鋼片(200 mm×200 mm×2 mm，拋光)上，再將清潔的聚酯片(200 mm×200 mm×0.1 mm)平鋪在不銹鋼模具上，稱取10.5～11.5 g樣品放在聚酯片對應的圓孔位置上，蓋上聚酯片和不銹鋼片。將該組件放入壓力機的熱壓層，溫度保持在(160±5 )℃，兩加熱板之間保持緊密狀態(tài)，在該狀態(tài)下保持預熱1 min，加壓，在3～4 MPa的壓力下壓制5 min，低門尼黏度的二元乙丙橡膠熱壓時間為3 min，卸壓。取出組件放入冷壓層，在3～4 MPa下冷壓5 min至室溫，取出。剝去聚酯片，得到所需的試樣。制備的試樣應保持質地均勻，內部無氣泡，表面無玷污、無褶皺等缺陷，且盡可能與樣品盒厚度(直徑為44 mm，厚度為9 mm)一致。

1.6 試樣測定

色度儀預熱30 min，用黑筒對儀器進行調零，用標準板對儀器進行校正。待所有數據核對一致后，將制得的試樣放入樣品盒內(無背板)，置于樣品架上，升起樣品架，保持試樣與光源出口緊密不漏光，然后進行測量。每個試樣重復測試兩次，記錄YI平均值。

2 結果與討論

2.1 試樣厚度對乙丙橡膠YI的影響

因儀器樣品盒的厚度為9 mm，本實驗選用7 mm、8 mm、9 mm三個不同厚度的模具，用J-2070、J-3092E、J-4045三個牌號乙丙橡膠按照1.5步驟制備試樣進行對比實驗，結果見表1。

HPLC法同時測定萊菔子中蘿卜硫苷和4-甲基亞磺酰基-3-丁烯基硫代葡萄糖苷的含量 ………………… 高榮凱等（21）：2898

表1 不同樣品制片厚度及YI測定結果

從表1可以看出，乙丙橡膠YI隨著樣片厚度的增加而有所增大。試樣厚度在7 mm左右時，測試結果偏低；當試樣厚度超過9 mm，即超過樣品盒的厚度時，測試結果明顯上升。因此，選擇厚度為8 mm的模具制備試樣，且制備的試樣厚度在8.5～9.0 mm之間時，既保證了試樣厚度的合理性，又使測試結果獲得了較好的重復性。

2.2 溫度對乙丙橡膠YI的影響

依據乙丙橡膠門尼黏度樣品制備的溫度要求[6]，乙丙橡膠YI的制樣溫度設置在160 ℃，在此基礎上確定溫度范圍。表2給出了J-2070、J-3080、J-4045三個牌號樣品在不同溫度下按照1.6步驟測得的YI實驗結果，并繪制成曲線，如圖1所示。

表2 不同溫度下YI測定結果

溫度/℃圖1 YI與溫度的關系曲線

從圖1可以看出，將溫度控制在(160±5) ℃下測得的YI相對穩(wěn)定。

2.3 壓力對乙丙橡膠YI的影響

選取J-2070、J-3080、J-4045三個牌號乙丙橡膠樣品，將樣品制備壓力分別設置為2 MPa、3 MPa、4 MPa、5 MPa，按1.5和1.6步驟操作，測定結果見表3，并繪制成曲線，如圖2所示。

表3 不同壓力下制備的樣品YI測定結果

壓力/MPa圖2 YI與壓力的關系曲線

從圖2可以看出，壓力對YI的影響不大，壓力在3～4 MPa之間數值相對集中且穩(wěn)定，故壓力選取3～4 MPa較為適宜。

2.4 預熱時間對乙丙橡膠YI的影響

選取三元乙丙橡膠J-2070、J-3080、J-4045，按1.5步驟進行操作，將組件放置在兩加熱板之間，保持緊密的控制時間分別設為0 s、30 s、60 s、9 s[7]，然后按1.6步驟進行測定，結果見表4，并繪制成曲線，如圖3所示。

表4 不同預熱時間測得樣品YI的測定結果

時間/s圖3 YI與預熱時間的關系曲線

從表4與圖3可以看出，樣品在兩加熱板之間保持緊密60 s后，測得的YI接近穩(wěn)定，30 s時出現的波動最大。因此樣品在兩加熱板之間保持緊密的預熱時間設定為60 s。

2.5 加熱時間對乙丙橡膠YI的影響

2.5.1 三元乙丙橡膠

選取三個牌號三元乙丙橡膠J-2070、J-3080、J-4045，熱壓時間設為3 min、4 min、5 min、6 min，按1.5和1.6步驟進行操作，結果見表5、圖4和圖5。

表5 不同加熱時間下測得的樣品YI平均值和標準偏差1)

1)Sr為標準偏差。

時間/s圖4 不同加熱時間下三元乙丙橡膠YI的平均值曲線

時間/min圖5 不同加熱時間下三元乙丙橡膠YI的標準偏差曲線

2.5.2 低門尼二元乙丙橡膠

選取二元乙丙橡膠J-0010，按1.5和1.6步驟進行操作，在壓力為3～4 MPa條件下加熱2 min、3 min、4 min、5 min、6 min[8]，最后冷壓至室溫，測試結果見表6、圖6和圖7。

表6 不同加熱時間下J-0010樣品的YI平均值和標準偏差

時間/min圖6 不同加熱時間下J-0010樣品YI的平均值曲線

時間/min圖7 不同加熱時間下J-0010樣品YI的標準偏差曲線

從表6、圖6和圖7可以看出，J-0010樣品加熱時間在3～4 min時YI結果相對穩(wěn)定，且標準偏差較低。因此建議J-0010加熱時間控制在3 min。

2.6 冷卻時間對乙丙橡膠YI的影響

冷卻時間對樣品厚度有影響，而厚度對YI測定存在影響[9-10]。分別選取了五個牌號乙丙橡膠1.5和1.6步驟進行操作，其冷壓時間分別設置為5 min、10 min、15 min、20 min，測定分別停放4 h 期間試樣厚度(d)和YI的趨勢變化，結果見表7。

圖8～圖12給出了冷壓5 min的試樣d及YI隨停放時間變化的趨勢。從圖8～圖12可以看出，d與YI值變化趨勢基本一致，d增大，對應YI數值也會有所增加。

表7 不同牌號樣品在不同冷壓及停放時間下YI測試結果

時間/h圖8 J-0010冷壓5 min的d與YI隨停放時間變化趨勢

時間/h圖9 J-2070冷壓5 min的d與YI隨停放時間變化趨勢

時間/h圖10 J-3080冷壓5 min的d及YI隨停放時間變化趨勢

時間/h圖11 J-3092E冷壓5 min的d及YI隨停放時間變化趨勢

時間/h圖12 J-4045冷壓5 min的d及YI隨停放時間變化趨勢

通過實驗觀察及數據對比可以看出，YI測試結果不受冷壓時間影響，而直接受樣品厚度影響。即在不同冷壓時間和停放時間下，厚度相近的試樣YI也是相近的。因此，測試時可采用冷壓5 min后直接對試樣進行YI測定。

3 結 論

(1)根據樣品盒的厚度(9 mm)，在保證壓制樣片具有較好平滑度的前提下，確定了樣品制備模具的厚度為8 mm。

(2)乙丙橡膠YI會受溫度的影響而發(fā)生改變，在熱壓溫度為(160±5)℃、壓力為3～4 MPa條件下測得數值較為穩(wěn)定。

(3)預熱時間的長短對乙丙橡膠YI的測定會造成影響，預熱時間為1 min時測得數值相對穩(wěn)定，能夠起到較好塑形效果。

(4)乙丙橡膠YI的測定受加熱時間的影響較大，其中三元乙丙橡膠加熱時間為5 min、低門尼二元乙丙橡膠加熱時間為3 min時測得的YI數值較為穩(wěn)定。

(5)YI測試結果不受冷壓時間影響，而直接受樣品厚度影響。冷壓時間為5 min時，可直接對樣品進行測試。