一種橡膠發泡材料交聯密度的測試方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及材料交聯密度的測試方法領域，尤其涉及一種橡膠發泡材料交聯密度 的測試方法。
【背景技術】
[0002] 目前，用于測試橡膠材料相交聯密度的方法主要有:平衡溶脹法、應力-應變法、動 態機械熱分析法、流變法和核磁共振法。其中，平衡溶脹法測試交聯密度的基本原理是根據 橡膠材料在溶脹平衡狀態下，溶劑擠出的彈性收縮力與溶劑滲入橡膠材料的壓力相等，橡 膠材料溶脹體積達到平衡，此時體系的吉布斯自由能為零，然后應用橡膠彈性統計論和 Flory&Huggins理論就可以得出橡膠材料的交聯密度計算公式，即Flory-Rehner公式，通過 該公式即可測出橡膠材料的交聯密度，其中，Flory-Rehner公式以及公式中各個符號的含 義如下：
[0003] 巧=」'岫，)+，+，廣 W υ/、 J
[0004] u2 = Vi/(Vi+%)
[0005] %= (M2-Mi)/pjg
[0006] Vi=M3/p
[0007] 其中：ue是待測橡膠材料交聯密度m〇l/cm3，
[0008] υ2是待測橡膠材料中橡膠相在溶脹的待測橡膠材料中體積分數，
[0009] X是待測橡膠材料與溶劑相互作用參數，
[0010] υ是溶劑摩爾體積，
[0011] %是待測橡膠材料溶脹后溶劑所占體積，
[0012] Vi是待測橡膠材料中橡膠相體積，
[0013] 是溶劑密度，
[0014] P是待測橡膠材料中橡膠相密度，
[0015] Mi是溶脹前待須-膠材料質量，
[0016] M2是溶脹后待測橡膠材料質量，這里所說的M2是指溶脹后待測橡膠材料的實際質 量，也可用你表示。
[0017] M3是待測橡膠材料中橡膠相質量。
[0018] 平衡溶脹法測試交聯密度具有操作簡單，測試儀器價廉，測試成本低等優點，但目 前平衡溶脹法僅能用于測試非發泡材料的交聯密度，其在測試發泡材料的交聯密度時的測 試值與真實值差距較大。
【發明內容】
[0019] 有鑒于此，本發明的目的在于提供一種橡膠發泡材料交聯密度的測試方法，本發 明提供的測試方法基于平衡溶脹法，可準確測試橡膠發泡材料的交聯密度。
[0020] 本發明提供了一種橡膠發泡材料交聯密度的測試方法，包括以下步驟：
[0021] 采用平衡溶脹法對待測橡膠發泡材料的交聯密度進行測試，得到待測橡膠發泡材 料的交聯密度值；
[0022] 所述交聯密度測試過程中使用的交聯密度計算公式中的溶脹后待測橡膠材料質 量此根據式(I)計算得到： ?副 ?
[0023] Μ2=Μ 類-~ χ χ 匕 χ 匕：式 α); I A j .....
[0024] 式(I)中，Μ實為溶脹后待測橡膠發泡材料實際質量，P?g為溶劑密度，A為統計面積，η 為統計面積中的泡孔數量，Μ為掃描電鏡放大倍數，V單為統計面積中的單個泡孔平均體積， V后為溶脹后待測橡膠發泡材料體積；
[0025] 所述A、n、i^P%通過對所述待測橡膠發泡材料進行掃描電子顯微鏡檢測得到。
[0026] 優選的，所述Μ實按照以下方法測量得到：
[0027] 將待測橡膠發泡材料與溶劑混合恒溫溶脹，每隔3~5h測定一次橡膠發泡材料的 質量，當相鄰兩次測得的質量差小于等于〇.〇1時，測得的溶脹的橡膠發泡材料的質量為 [0028]優選的，所述溶劑為苯、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、環己烷、乙酸乙酯、乙醚和石油 醚中的一種或多種。
[0029] 與現有技術相比，本發明提供了一種橡膠發泡材料交聯密度的測試方法。本發明 提供的方法包括以下步驟:采用平衡溶脹法對待測橡膠發泡材料的交聯密度進行測試，得 到待測橡膠發泡材料的交聯密度值;所述交聯密度測試過程中使用的交聯密度計算公式中 的溶脹后待測橡膠材料質量M2根據式（I)計算得到：M2=M 式（I); 式(I)中，Μ實為溶脹后待測橡膠發泡材料實際質量，PS為溶劑密度，A為統計面積，η為統計面 積中的泡孔數量，Μ為掃描電鏡放大倍數，V單為統計面積中的單個泡孔平均體積，V后為溶脹 后待測橡膠發泡材料體積;所述Α、η、Μ和V單通過對所述待測橡膠發泡材料進行掃描電子顯 微鏡檢測得到。本發明通過對交聯密度計算公式，即Flory-Rehner公式中的溶脹后待測橡 膠材料的質量M 2進行修正，從而使得采用平衡溶脹法測試得到的橡膠發泡材料的交聯密度 值的準確度有了很大的提高，實驗結果表明，采用本發明的方法通過平衡溶脹法測試得到 的橡膠發泡材料的交聯密度值與固體核磁測量得到的交聯密度值相近。
【附圖說明】
[0030] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0031] 圖1是本發明實施例1提供的待測橡膠發泡材料的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例 僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技 術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范 圍。
[0033] 本發明提供了一種橡膠發泡材料交聯密度的測試方法，包括以下步驟：
[0034] 采用平衡溶脹法對待測橡膠發泡材料的交聯密度進行測試，得到待測橡膠發泡材 料的交聯密度值；
[0035] 所述交聯密度測試過程中使用的交聯密度計算公式中的溶脹后待測橡膠材料的 質量M2根據式(I)計算得到： / ^ \3/2 ? \
[0036] Μ2=Μ X ! X Ρ'二.X F...式⑴； "t A J 、r !!：
[0037] 式(I)中，M實為溶脹后待測橡膠發泡材料實際質量，P?為溶劑密度，A為統計面積，n 為統計面積中的泡孔數量，Μ為掃描電鏡的放大倍數，V單為統計面積中的單個泡孔平均體 積，V后為溶脹后發泡材料體積；
[0038] 所述A、n、i^P%通過對所述待測橡膠發泡材料進行掃描電子顯微鏡檢測得到。 [0039]在本發明中，采用平衡溶脹法對待測橡膠發泡材料的交聯密度進行測試，該過程 具體為：
[0040]首先，在所述待測橡膠發泡材料進行溶脹處理之前，獲得其與計算交聯密度相關 的參數數據，所述參數數據包括:溶脹前待測橡膠發泡材料質量施、待測橡膠發泡材料中橡 膠相密度P、待測橡膠發泡材料中橡膠相質量M3、統計面積A、統計面積中的泡孔數量η、掃描 電鏡的放大倍數Μ、統計面積中的單個泡孔平均體積V單和溶脹后待測橡膠發泡材料體積％。 [0041 ]在本發明中，對所述待測橡膠發泡材料沒有特別限定，任何橡膠發泡材料都可采 用本發明提供的方法測試其交聯密度。在本發明提供的一個實施例中，所述待測橡膠發泡 材料為三元乙丙橡膠發泡材料。在本發明提供的一個實施例中，所述三元乙丙橡膠發泡材 料由三元乙丙橡膠發泡制成，所述三元乙丙橡膠的可選擇為日本合成橡膠公司生產的ΕΡ-35三元乙丙橡膠。在本發明提供的一個實施例中，所述三元乙丙橡膠發泡材料具體按照以 下方法制備得到：
[0042]首先，將三元乙丙橡膠與助劑混煉，得到混煉膠。所述助劑包括氧化鋅、氧化鎂、硬 脂酸、炭黑、防老劑、硫磺、促進劑和發泡劑中的一種或多種。其中，所述碳炭黑的型號優選 為Ν330;所述防老劑的型號優選為4010ΝΑ;所述促進劑優選為促進劑DM和/或促進劑TMTD; 所述發泡劑優選為發泡劑AC。在本發明中，所述三元乙丙橡膠與助劑的質量比優選為100: (50~60)。在本發明中，所述氧化鋅、氧化鎂、硬脂酸、炭黑、防老劑、硫磺、促進劑DM、促進劑 TMTD和發泡劑的質量比優選為（10~15): (4~6): (6~8): (20~30): (1~2): (1~2): (1~ 2): (4~6): (9~10)。之后，對所述混煉膠進行硫化發泡成型，得到三元乙丙橡膠發泡材料。 在本發明中，所述硫化發泡成型的溫度優選為170~190°C;所述硫化發泡成型的壓力優選 為10~12MPa;所述硫化發泡成型的時間優選為10~15min。
[0043]在本發明中，對獲得所述Mi、P、M3和V后的數據的方式沒有特別限定，本領域技術人 員根據本領域熟知的平衡溶脹法測試交聯密度時獲得上述參數數據的方式獲得上述參數 的數據即可。
[0044]在本發明中，所述A、n、M和V單通過對所述待測橡膠發泡材料進行掃描電子顯微鏡 檢測得到，該過程具體為:首先，用掃描電子顯微鏡(SEM)對所述待測橡膠發泡材料的微觀 結構進行拍照，得到掃描電鏡圖，并獲得掃描電鏡的放大倍數M;之后用測繪軟件對掃描電 鏡圖進行分析，確定選擇的統計面積A，并在確定統計面積A之后獲得統計面積中的泡孔數 量η和統計面積中的單個泡孔平均體積細。在本發明中優選使用Image pro plus測繪軟件 對所述掃描電鏡圖進行分析。
[0045]在獲得上述與計算交聯密度相關的參數數據后，將所述待測橡膠發泡材料與溶劑 混合，進行恒溫溶脹，獲得與計算交聯密度相關的待測橡膠發泡材料溶脹后的參數數據，所 述參數數據包括:溶脹后待測橡膠發泡材料實際質量Μ實、溶劑密度P?、溶劑摩爾體積u和待 測橡膠材料與溶劑的相互作用參數X。
[0046]在本發明中，對獲得所述Μ實、Ρ溶、υ和X的數據的方式沒有特別限定，本領域技術人 員根據本領域熟知的平衡溶脹法測試交聯密度時獲得上述參數數據的方式獲得上述參數 的數據即可。在本發明提供的一個實施例中，所述取按照以下方法測量得到：
[0047]將待測橡膠發泡材料與溶劑混合恒溫溶脹，每隔3~5h測定一次橡膠發泡材料的 質量，當相鄰兩次測得的質量差小于等于0.01時，測得的溶脹的橡膠發泡材料的質量為Μ實。 其中，所述溶劑優選為苯、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、環己烷、乙酸乙酯、乙醚和石油醚中的 一種或多種;所述恒溫溶脹的溫度優選為40~60°C;對于溶脹過程中發泡材料的質量的稱 量方法沒有特殊要求，本領域公知的稱量方法即可。
[0048] 在獲得了％、Ρ、Μ3、ν后、A、n、M、V單、Μ實、Ρ?、υ和X的數據之后，根據交聯密度計算公式 計算得到待測橡膠發泡材料的交聯密度。其中，所述交聯密度計算公式如下： y X 1 Ι